Foto: Bosch
Schnellere Ladevorgänge und größere Reichweiten - das verspricht Bosch mit seinen neunen SiC-Chips, die das Unternehmen jetzt in Reutlingen herstellt. Die neuen Chips sollen in Elektrofahrzeugen dafür sorgen, dass Autofahrer mit einer Batterieladung deutlich weiter fahren können - im Schnitt rund sechs Prozent mehr verglichen mit herkömmlichen Chips.
Im Gegensatz zu klassischen Silizium-Chips sind die Halbleiter, die Bosch in Reutlingen fertigt, aus Siliziumkarbid (SiC). Damit engagiert sich das Unternehmen in einem Wachstumsmarkt. So rechnet das Marktforschungs- und Beratungsunternehmen Yole damit, dass der gesamte SiC-Markt bis 2025 jedes Jahr im Schnitt um 30 Prozent auf mehr als 2,5 Milliarden US-Dollar wachsen wird. Mit rund 1,5 Milliarden US-Dollar soll der SiC-Automarkt den größten Anteil ausmachen
Das Geheimnis der SiC-Chips
Das Geheimnis der besonderen Performance der SiC-Chips liegt in einem winzigen Kohlenstoff-Atom. Es wird in die Kristallstruktur des sonst für die Herstellung von Halbleitern eingesetzten hochreinen Siliziums eingebracht und verleiht dem Rohstoff besondere physikalische Eigenschaften: So ermöglichen Siliziumkarbid-Halbleiter höhere Schaltfrequenzen im Vergleich zu Silizium-Chips. Zudem geht nur noch halb so viel Energie in Form von Wärme verloren, wodurch sich die Reichweite von E-Autos steigern lässt. Die Chips sind auch wichtig für 800-Volt-Systeme. Dort ermöglichen sie schnelleres Laden und mehr Leistung. Da die SiC-Chips zudem deutlich weniger Wärme abgeben, kann zudem die aufwendige Kühlung der Leistungselektronik reduziert werden.
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Bosch will nach eigenen Angaben die Fertigungskapazität von SiC-Leistungshalbleitern auf eine Stückzahl im dreistelligen Millionenbereich erhöhen. Dazu erweiterte das Unternehmen die Reinraumfläche in der Bosch Waferfab in Reutlingen in diesem Jahr um 1.000 Quadratmeter. Bis Ende 2023 sollen weitere 3.000 Quadratmeter hinzukommen. Dort entstehen hochmoderne Fertigungsanlagen, auf denen die Siliziumkarbid-Halbleiter in selbstentwickelten Prozessen hergestellt werden.
Neue Wafer für die SiC-Chips
Künftig plant Bosch die Halbleiter auf 200-Millimeter-Wafern herzustellen. Gegenüber den aktuell eingesetzten Wafern mit einem Durchmesser von 150 Millimetern können damit wichtige Skaleneffekte erzielt werden. Immerhin dauert es mehrere Monate, bis ein Wafer mehrere hundert Prozessschritte in unzähligen Maschinen durchlaufen hat. "Durch die Produktion auf größeren Wafern können wir in einem Fertigungsdurchlauf deutlich mehr Chips herstellen und somit auch mehr Kunden beliefern", erklärt Harald Kröger, Geschäftsführer der Robert Bosch GmbH.
Dafür baut das Unternehmen auch bereits seine Reinraumfläche im Reutlinger Werk weiter aus. Parallel wird zudem an der zweiten Generation von SiC-Chips gearbeitet. Sie soll ab 2022 serienreif sein und an Effizienz weiter zulegen.