Bosch Serienfertigung von Siliziumkarbid-Chips gestartet

Von Jens Rehberg

Seit Jahresbeginn werden nach einem eigens entwickelten Verfahren Musterchips produziert – nun startet die Massenfertigung der kleinen Super-Halbleiter. Und die nächste Version steht bereits in den Startlöchern.

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Die Siliziumkarbid-Wafer haben aktuell noch einen Duchmesser von 15 Zentimetern.
Die Siliziumkarbid-Wafer haben aktuell noch einen Duchmesser von 15 Zentimetern.
(Bild: Bosch)

Nach mehrjähriger Entwicklung hat Bosch die Großserienfertigung von leistungsstärkeren Halbleitern aus Siliziumkarbid (SiC) hochgefahren. Wie der Zulieferer am Donnerstag (2. Dezember) in einer Pressemitteilung verlauten ließ, plant Bosch die Produktionskapazität mittelfristig auf eine jährliche Stückzahl im dreistelligen Millionen-Bereich zu erhöhen.

Zum für das kommende Jahr geplanten Volumen machte das Unternehmen auf Anfrage keine Angaben, da keine Transparenz in Bezug auf das E-Fahrzeugvolumen gewünscht ist, das mit den Bosch-SiC-Chips hergestellt werden kann.

Die Reinraumfläche im Reutlinger Bosch-Werk wurde für die Massenfertigung der neuen Chips um 1.000 Quadratmeter erweitert. Bis Ende 2023 sollen weitere 3.000 Quadratmeter hinzukommen.

Nächste Generation kommt 2022

Parallel arbeitet der Zulieferer an der zweiten Generation von SiC-Chips. Sie soll schon im kommenden Jahr serienreif sein. Unterstützung bei der Entwicklung der entsprechenden Fertigungsverfahren erhält das Unternehmen vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Programms „IPCEI Mikroelektronik“ (Important Project of Common European Interest).

In Leistungselektroniken von E-Autos sollen Siliziumkarbid-Chips unter dem Strich für mehr Reichweite sorgen. Je 24 bis 36 der kleinen, effizienten Chips werden in einem E-Auto eingesetzt. Laut Bosch soll damit eine Reichweitensteigerung von rund sechs Prozent verglichen mit Fahrzeugen möglich sein, in die herkömmliche Silizium-Chips verbaut werden.

Künftig plant Bosch, die Halbleiter auf 200-Millimeter-Wafern herzustellen. Gegenüber den aktuell eingesetzten Wafern mit einem Durchmesser von 150 Millimetern könnten damit wichtige Skaleneffekte erzielt werden – es dauere mehrere Monate, bis ein Wafer mehrere hundert Prozessschritte in zahlreichen Maschinen durchlaufen hat.

Höhere Schaltfrequenzen möglich

Bei den neuartigen SiC-Chips wird ein Kohlenstoff-Atom in die Kristallstruktur des sonst für die Herstellung von Halbleitern eingesetzten hochreinen Siliziums eingebracht. Das ermöglicht höhere Schaltfrequenzen im Vergleich zu Silizium-Chips. Zudem geht nur noch halb so viel Energie in Form von Wärme verloren.

Zudem ermöglichen sie in 800-Volt-Systemen schnelleres Laden und mehr Leistung. Da die SiC-Chips zudem deutlich weniger Wärme abgeben, kann die aufwendige Kühlung der Leistungselektronik reduziert werden.

Bosch liefert das neue Produkt einzeln sowie bereits in Leistungselektroniken oder ganzen Komponenten verbaut aus.

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