Bosch расширяет производство кремнекарбидных чипов для автопрома

Ройтлинген, Германия — Маленькие, мощные, невероятно эффективные: полупроводники из кремния карбида (SiC). После нескольких лет разработки Bosch начинает серийное производство силовой полупроводники из этого материала, поставляя автопроизводителям по всему миру.

В будущем все больше серийных автомобилей будут оснащены этими чипами. «Будущее кремнекарбидных полупроводников светло. Мы хотим стать глобальным лидером по производству SiC-чипов для электромобильности», — говорит Харальд Крегер, член правления Robert Bosch GmbH.

Два года назад поставщик технологий и услуг анонсировал продвижение разработки SiC-чипов и вход в производство. Для этого Bosch разработал собственные сложные производственные процессы, используемые с начала 2021 года — сначала как образцы для валидации клиентами.

«Наши заказные книги полны благодаря буму электромобильности», — говорит Крегер. В будущем Bosch планирует расширить производственную мощность SiC силовой полупроводников до объема в сотни миллионов единиц. Уже начато расширение чистых комнат на заводе в Ройтлингене.

Параллельно ведется работа над вторым поколением SiC-чипов, еще более эффективных, готовых к серийному производству с 2022 года. Разработку инновационных процессов поддерживает ФМЭ Германии (BMWi) в рамках программы IPCEI Microelectronics.

«Несколько лет мы поддерживаем установку полупроводникового производства в Германии. Высокоинновационное производство Bosch укрепляет микроэлектронную экосистему в Европе и — шаг к большей независимости в этом ключевом поле цифровизации», — говорит Петер Альтмайер, федеральный министр экономики Германии.

Мировой спрос на SiC силовую полупроводнику растет. Прогноз Yole: к 2025 году рынок SiC в среднем вырастет на 30% в год до $2,5 млрд. Авторынок SiC — около $1,5 млрд, львиная доля.

«SiC силовой полупроводник использует энергию исключительно эффективно. Преимущества материала раскрываются в энергозатратных приложениях вроде электромобильности», — Крегер. В силовой электронике EV чипы SiC позволяют проехать на заряде в среднем на 6% дальше, чем чистый кремний.

Для растущего спроса в 2021 году уже добавлено 1000 кв.м чистых комнат на wafer fab в Ройтлингене. Еще 3000 кв.м к концу 2023 года.

Новые площади примут передовые производственные линии для SiC полупроводников по собственным процессам. Эксперты Bosch опираются на десятилетия экспертизы в чипмейкинге.

Компания — случайно единственный автопоставщик, производящий собственные SiC-чипы — планирует перейти на 8-дюймовые вейферы. По сравнению с нынешними 6-дюймовыми — значительные экономии масштаба. Один вейфер проходит сотни процессных шагов в бесчисленных машинах несколько месяцев. «На больших вейферах производим значительно больше чипов за заход и поставляем больше клиентов», — Крегер.

Секрет производительности SiC — в крошечном атоме углерода. Внедрение в кристаллическую структуру ультрачистого кремния дает особые физические свойства: SiC полупроводники поддерживают более высокие частоты переключения, чем чистый кремний.

Кроме того, они теряют в два раза меньше энергии в виде тепла, увеличивая пробег EV. Чипы важны для 800-вольтовых систем: быстрее зарядка, лучше производительность. Меньше тепла — меньше дорогое охлаждение. Еще один способ снизить стоимость EV помимо веса.

В будущем Bosch будет поставлять SiC силовую полупроводнику клиентам по всему миру — как отдельные чипы, в силовой электронике или полных решениях вроде e-axle. Эта комбинация электродвигателя, коробки передач и силовой электроники достигает КПД до 96% благодаря более эффективному дизайну системы. Больше энергии для силового агрегата — больше пробег.