"Coole" Chips sorgen für mehr Reichweite

Sie sind klein, leistungsstark und extrem effizient: Halbleiter aus Siliziumkarbid (SiC). Nach mehrjähriger Entwicklung startet Bosch nun die Großserienfertigung von Leistungshalbleitern aus dem innovativen Material und beliefert damit Automobilhersteller weltweit.

Das Geheimnis der besonderen Performance der SiC-Chips liegt in einem Kohlenstoff-Atom. Es wird in die Kristallstruktur des sonst hochreinen Siliziums eingebracht und verleiht dem Halbleiterrohstoff besondere physikalische Eigenschaften wie höhere Schaltfrequenzen im Vergleich zu reinen Silizium-Chips. Zudem geht nur noch halb so viel Energie in Form von Wärme verloren.

Die Chips sind auch wichtig für 800-Volt-Systeme, die in E-Autos zunehmend zum Einsatz kommen. Dort ermöglichen sie schnelleres Laden und mehr Leistung. Da die SiC-Chips deutlich weniger Wärme abgeben, kann auch die aufwendige Kühlung der Leistungselektronik reduziert werden.

In Leistungselektroniken von Elektrofahrzeugen sorgen Siliziumkarbid-Chips dadurch dafür, dass Autofahrer mit einer Batterieladung im Schnitt rund 6 % weiter fahren können, verglichen mit ihren Pendants aus Silizium.

"Wir wollen weltweit führend bei der Herstellung von SiC-Chips für die Elektromobilität werden", sagt Harald Kröger, Geschäftsführer der Robert Bosch GmbH. Vor zwei Jahren hatte das Technologie- und Dienstleistungsunternehmen bekannt gegeben, die Entwicklung von SiC-Chips voranzutreiben und in die Produktion einzusteigen. Dafür hat Bosch eigene, hochkomplexe Fertigungsverfahren entwickelt, mit denen die speziellen Halbleiter seit Anfang 2021 produziert werden – zunächst als Muster für Erprobungen bei Kunden.

Künftig will Bosch die Fertigungskapazität von SiC-Leistungshalbleitern auf eine Stückzahl im dreistelligen Millionenbereich erhöhen. "Unsere Auftragsbücher sind voll. Grund ist die boomende Elektromobilität", so Kröger. Parallel wird zudem an der zweiten Generation von SiC-Chips gearbeitet. Sie soll ab 2022 serienreif sein und an Effizienz weiter zulegen. 

Die Nachfrage nach Leistungshalbleitern aus Siliziumkarbid steigt weltweit. Das Marktforschungsunternehmen Yole rechnet damit, dass der gesamte SiC-Markt bis 2025 jedes Jahr im Schnitt um 30 % auf dann mehr als 2,5 Mrd. US-Dollar (2,2 Mrd. Euro) wachsen wird. Mit rund 1,3 Mrd. Euro soll der SiC-Automarkt den größten Anteil ausmachen.