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Bosch produziert SiC-Halbleiter für effizientere Elektroautos

geschrieben von Mark Kreuzer

Das Autos sich in den letzen Jahren immer mehr zu rollenden Computern entwickelt haben dürfte uns allen Aufgefallen ist. Mittlerweile stecken in in fast jedem Fahrzeug mehr als 50 Halbleitern die für die Steuerung und Funktion der verschiedenen Systeme zuständig sind.

Bei Bosch setzt man jetzt laut eigener Aussage zu einem Technologiesprung an. In Zukunft sollen gerade die Chips die für die Leistungselektronik von Elektro und Hybridfahrzeugen verwendet werden aus Siliziumkarbid (SiC) produziert werden.

Im Vergleich zu Standardchips aus Silizium haben SiC-Halbleiter eine bessere elektrische Leitfähigkeit.

Bildlich gesprochen bedeutet eine bessere Leitfähigkeit, dass sich die Elektronen im Strom bei gleicher Arbeit weniger durch die Leitungen drängeln müssen, was dazu führt das höhere Schaltfrequenzen möglich sind und vor allem das weniger Energie in Form von Wärme verpufft die beim „drängeln“ entsteht.

Vorteile von SiC Chips

In Ihrer Pressemitteilung erklärt Bosch wie sich SiC zu normalen Silizum Chips unterscheiden und welche Vorteile das neue Fertigungsmaterial bringt:

Halbleiter aus Siliziumkarbid setzen bei Schaltgeschwindigkeit, Wärmeverlusten und Baugröße neue Maßstäbe. Alles beginnt mit zusätzlichen Kohlenstoff-Atomen, die in die Kristallstruktur des sonst zur Herstellung von Halbleitern eingesetzten hochreinen Silizium eingebracht werden.

Die so entstehende chemische Verbindung macht die Halbleiterchips zu wahren Kraftpaketen und bringt gerade für den Einsatz in Elektro- und Hybridfahrzeugen viele Vorteile. In der Leistungselektronik sorgen sie dafür, dass 50 Prozent weniger Energie in Form von Wärme verloren geht. Umso effizienter kann die Leistungselektronik arbeiten und umso mehr Energie steht für den Antrieb und damit die Reichweite zur Verfügung.

Laut Bosch Angaben können Autofahrer so sechs Prozent weiter Fahren.

Somit ist der Einsatz von SiC ein weiterer Schritt in die richtige Richtung um Elektromobilität. Den bei 69 Prozent der Konsumenten stellt immer noch die Reichweitenangst das größte Kaufhindernis für Elektroautos dar (laut Consors Finanz Autobarometer 2019 )

Die bessere Effizienz kann aber auch von Herstellern genutzt werden um zum Beispiel, bei gleichbleibender Reichweite eine kleinere Batterie zu verbauen. Dadurch könnte Elektromobiltät auch günstiger werden, den die Batterie ist immer die teuerste Komponente von Elektrofahrzeugen. Auch sind weitere Einsparpotenziale möglich: Geringere Wärmeverluste könnten die Komplexität der Kühlung der Antriebskomponenten vereinfachen und so sich positiv auf Gewicht und Kosten auswirken.

Bosch als Hersteller und Nutzer von SiC

Als Automobilzulieferer ist Bosch damit in Zukunft in einer einzigartigen Position. Den er ist zur Zeit der einzige Hersteller der auch selbst Halbleiter produziert.

[mg_blockquote cite=“Harald Kröger – Geschäftsführer Bosch“]Dank unseres tiefen Systemverständnisses in der Elektromobilität fließen die Vorteile der Siliziumkarbid-Technologie direkt in die Entwicklung von Komponenten und Systemen ein[/mg_blockquote]

Da Bosch aber nicht nur Halbleiter sondern auch Mirkoelektromechanische Systeme (MEMS) und anwendungssspezifische Schaltungen (ASICs) fertigt dürfte dieser Technolgiesprung die Postion von Bosch am Markt weiter festigen und die Wettberwerbsfähigkeit steigern.

Vor allem wenn man folgende Information berücksichtigt:

Egal ob Airbags, Gurtstraffer, Tempomat, Regensensor oder Antriebsstrang – es gibt kaum einen Bereich in der modernen Automobiltechnik, der ohne Mikrochips auskommt. 2018 betrug der Wert der Chips in einem Auto durchschnittlich rund 370 US-Dollar (337 Euro) (Quelle: ZVEI). Während dieser Betrag für Anwendungen jenseits von Infotainment, Vernetzung, Automatisierung und Elektrifizierung jährlich um ein bis zwei Prozent wächst, hat ein Elektrofahrzeug zusätzlich Halbleiterchips für durchschnittlich 450 US-Dollar (410 Euro) an Bord. Experten gehen davon aus, dass sich dieser Wert durch das automatisierte Fahren nochmals um rund 1 000 US-Dollar (910 Euro) erhöht. Damit gehört der Automobilmarkt zu den Wachstumstreibern im Halbleitergeschäft. Auch Schlüsselanwendungen des Internets der Dinge (IoT) wie künstliche Intelligenz, Cyber Security, Smart Citys, Edge Computing, Smart Home sowie die vernetzte Industrie sorgen künftig für Wachstum in der Branche.

Bosch Werk in Dresden beginnt 2020 mit Produktion

Bis jetzt stellt Bosch seine Halbleiter in seinem Werk in Reutlingen her.

Im Juni 2018 legte man den Grundstein für den neuen Produktionsstandort in Dresden. Dieses neue Werk ist mit einer Investition von rund eine Milliarde Euro die größte Einzelinvestition der Firmengeschichte.

An dem neuen Standort werden auch erstmal Wafer in 300 Millimeter Durchmesser gefertigt.

Bis aus den kreisrunden Scheiben aus Silizium oder Siliziumkarbid – den Wafern – Halbleiterchips werden, durchlaufen sie einen bis zu 14 Wochen langen aufwendigen Herstellungsprozess. Dabei erhalten die Wafer in mehreren chemischen und physikalischen Prozessen feinste Strukturen, die später die wenigen Millimeter kleinen Chips bilden.

Mit dem größeren Durchmesser werden also auch bei jedem Durchgang in Zukunft noch mehr Chips gefertigt werden können.

Viele Medien berichten im Zusammenhang mit Elektromobilität immer wieder über den Abbau von Arbeitsplätzen. Gerne wird dabei aber vernachlässigt das neue Technologien auch neue Arbeitsplätze und Möglichkeiten schaffen.

Die ersten Mitarbeiter sollen im Frühjahr 2020 ihr Tätigkeit aufnehmen. Der Standort in Dresden wird Borsch CO2-neutral betreiben.

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Mark Kreuzer

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