Bosch setzt die SiC-Schaltkreise in seinen eigenen Leistungselektronik-Komponenten für Elektro- und Hybridfahrzeuge ein. Heute fährt kein Auto mehr ohne Halbleiter. Derzeit enthält jedes neu vom Band rollende Fahrzeug mehr als 50 integrierte Schaltkreise.

SiC bietet im Vergleich zu Silizium eine höhere elektrische Leitfähigkeit und ermöglicht so höhere Schaltgeschwindigkeiten in der Leistungselektronik.

SiC bietet im Vergleich zu Silizium eine höhere elektrische Leitfähigkeit und ermöglicht so höhere Schaltgeschwindigkeiten in der Leistungselektronik. Bosch

Im Vergleich zu den bis dato eingesetzten Silizium-ICs bieten SiC-Halbleiter eine deutlich bessere elektrische Leitfähigkeit. Dies ermöglicht höhere Schaltfrequenzen und sorgt zum anderen dafür, dass deutlich weniger Energie in Form von Wärme verloren geht. Laut Bosch-Geschäftsführer Harald Kröger soll sich damit die Reichweite bei elektrischen Antrieben um sechs Prozent erhöhen lassen.

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Die Herstelung der SiC-ICs geschieht in Boschs 200-mm-Fab in Reutlingen, die 2010 eingeweiht wurde.
Bosch wird die SiC-Halbleiter aus Reutlingen vor allem in den eigenen Leistungselektronik-Komponenten einsetzen.
SiC bietet im Vergleich zu Silizium eine höhere elektrische Leitfähigkeit und ermöglicht so höhere Schaltgeschwindigkeiten in der Leistungselektronik.
Wafer mit SiC-Halbleiterchips während der Sichtkontrolle in der Halbleiterfabrik in Reutlingen. SiC sorgt dafür, dass 50 Prozent weniger Energie in Form von Wärme verloren geht. Damit arbeitet die Leistungselektronik in E-Fahrzeugen deutlich effizienter und dem Antrieb steht mehr Energie zur Verfügung.
Mit ICs auf SiC-Basis lässt sich der Kühlaufwand bei der Leistungselektronik im Antriebsstrang deutlich reduzieren, denn das Material arbeitet bei wesentlich höheren Betriebstemperaturen als Silizium. Das reduziert das Gewicht der Leistungselektronik und erhöht damit die Reichweite von E-Fahrzeugen.
"Siliziumkarbid-Halbleiter werden die Elektromobilität nachhaltig verändern", sagt Bosch-Geschäftsführer Harald Kröger.
Aktuell beträgt der Wert der Halbleiter im Auto durchschnittlich 370 US-Dollar. Elektrofahrzeuge haben zusätzlich Halbleiter-ICs für etwa 450 US-Dollar an Bord.
In Reutlingen fertigt Bosch täglich mehrere Millionen Mikrochips.

Die Herstellung der SiC-Schaltkreise findet in Boschs Werk in Reutlingen statt, in dem das Unternehmen seit Jahrzehnten integrierte Schaltkreise fertigt. SiC sorgt durch den geringeren Energieverlust durch Wärmebildung dafür, dass die Leistungselektronik in Elektrofahrzeugen und Hybriden effizienter arbeitet und so mehr Energie für den Antrieb und damit für die Reichweite zur Verfügung steht. Mit einer Batterieladung können Anwender so sechs Prozent weiter fahren.

Damit begegnet das Unternehmen der noch immer vorherrschenden Reichweitenangst bei Elektrofahrzeugen: Nahezu jeder zweite Anwender (42 Prozent) kauft sich aus diesem Grund kein E-Auto – in Deutschland liegt laut Consors Finanz Autobarometer 2019 diese Quote mit 69 Prozent sogar noch höher. Alternativ können Automobilhersteller bei einer gegebenen Reichweite auch die Batterie verkleinern. Dadurch lassen sich die Kosten für die teuerste Komponente eines Elektroautos senken, was wiederum auch den Preis der Fahrzeuge reduziert.

„Siliziumkarbid-Halbleiter werden die Elektromobilität nachhaltig verändern“, sagt Kröger. Denn für die Zukunft bringen die SiC-Halbleiter noch weitere Einsparpotenziale: Durch die deutlich geringeren Wärmeverluste der ICs und weil sie zudem bei deutlich höheren Betriebstemperaturen arbeiten, lässt sich die aufwendige Kühlung der Antriebskomponenten reduzieren. Dies wirkt sich wiederum positiv auf Gewicht und Kosten von E-Autos aus.

2018 betrug der Wert der ICs in einem Auto laut ZVEI durchschnittlich 370 US-Dollar (337 Euro). Während dieser Betrag für Anwendungen jenseits von Infotainment, Vernetzung, Automatisierung und Elektrifizierung jährlich um ein bis zwei Prozent wächst, hat ein Elektrofahrzeug zusätzlich Halbleiter für durchschnittlich 450 US-Dollar (410 Euro) an Bord. Durch das automomatisierte Fahren soll dieser Wert nochmals um rund 1000 US-Dollar (910 Euro) steigen. Der Automobilmarkt gehört damit zu einem der Wachstumstreiber in der Halbleiterbranche.

Mehr Hintergrund-Informationen zum Thema: Grundlagen zu Wide-Bandgap-Halbleitern wie SiC und wie die Elektromobilität Innovationen in der Leistungselektronik vorantreibt.

Bosch wird nach Informationen von all-electronics auch ASICs fürs Auto zur Sensordaten-Vorverarbeitung in 180- und 90-nm-Technologie herstellen. Dafür wird eine Pilotlinie am Standort Dresden Ende 2021 errichtet.