Halbleiter für die Elektromobilität

Bosch führt dritte SiC-Chip-Generation ein

Bosch stellt die dritte Generation von SiC-Chips vor. Die kleineren Halbleiter sollen die Effizienz von Elektroautos erhöhen und eine höhere Leistung pro Wafer ermöglichen. Das hat Folgen für Produktion und Markt.

Dr. Martin Large
Dr. Martin Large CvD Online all-electronics.de
2 min
Eine Person in vollständiger Reinraumkleidung mit Schutzanzug, Haube, Mundschutz und Handschuhen hält einen runden Siliziumwafer mit einem Durchmesser von etwa 200 Millimetern vor sich und betrachtet ihn genau. Der Wafer zeigt schillernde, regenbogenartige Reflexionen, die durch dünne Schichten und Lichtbrechung entstehen, und ist mit einer Vielzahl gleichmäßig angeordneter quadratischer Chipstrukturen bedeckt. Diese feinen Strukturen repräsentieren zahlreiche einzelne Halbleiterchips, die gleichzeitig auf einem Substrat gefertigt werden. Der Wafer ist an einem Halter befestigt und wird in einer kontrollierten Umgebung inspiziert, wie sie für die Halbleiterfertigung typisch ist. Im Hintergrund ist unscharf ein Labor- oder Reinraumumfeld erkennbar. Die Szene steht exemplarisch für die Produktion und Qualitätskontrolle von Leistungshalbleitern, wie sie beispielsweise in der Elektromobilität zur Steuerung von Energieflüssen eingesetzt werden.
Bosch hat eine dritte Generation von SiC-Chips vorgestellt, die eine höhere Leistungsfähigkeit bei gleichzeitig kleinerer Bauform ermöglicht. Die neuen Halbleiter sollen die Effizienz in der Antriebselektronik von Elektrofahrzeugen steigern und die Fertigung weiter skalieren.

Bosch hat mit der Einführung seiner dritten Generation von SiC-Chips begonnen und beliefert international tätige Automobilhersteller bereits mit Mustern. Die Halbleiter aus Siliziumkarbid sind für den Einsatz in Elektrofahrzeugen vorgesehen und sollen dort den Energiefluss in der Leistungselektronik steuern.

Nach Unternehmensangaben erreicht die neue Generation eine um 20 Prozent höhere Performance als die Vorgängerversion. Gleichzeitig fallen die Chips kleiner aus. Dadurch lassen sich mehr Bauteile pro Wafer herstellen, was sich auf die Wirtschaftlichkeit der Produktion auswirken kann.

Warum sind SiC-Chips für Elektroautos relevant?

SiC-Leistungshalbleiter schalten schneller und verursachen geringere Energieverluste als herkömmliche Silizium-Chips. In der Antriebselektronik von Elektrofahrzeugen trägt das dazu bei, die Effizienz zu steigern und die Reichweite zu erhöhen. Mit der dritten Generation will Bosch diese Eigenschaften weiter ausbauen. Der Fokus liegt dabei auf einer höheren Leistungsdichte, kompakteren Bauformen und einer breiteren Verfügbarkeit von Hochleistungselektronik für die Elektromobilität.

Ausbau des globalen Fertigungsnetzwerks

Bosch positioniert sich mit der neuen SiC-Chip-Generation in einem Markt, der in den kommenden Jahren deutlich wachsen dürfte. Nach Angaben des Unternehmens erwartet Yole Intelligence, dass der weltweite Markt für SiC-Leistungshalbleiter von 2,3 Milliarden US-Dollar im Jahr 2023 auf rund 9,2 Milliarden US-Dollar bis 2029 steigt. Als einer der wesentlichen Treiber gilt dabei die Elektromobilität. Mit dem Ausbau der elektrifizierten Antriebe steigt auch der Bedarf an Leistungshalbleitern, die höhere Effizienz und kompaktere Systeme ermöglichen.

Was der Bosch-Prozess ist und was hat er mit den neuen SiC-Chips zu tun hat

Der Bosch-Prozess ist ein plasma­gestütztes Ätzverfahren zur Strukturierung von Halbleitermaterialien. Entwickelt wurde er ursprünglich für die Fertigung von Mikrosensoren auf Siliziumwafern. Das Verfahren ermöglicht sehr feine vertikale Strukturen im Mikrometerbereich und gilt als wichtige Grundlage der industriellen Mikrosystemtechnik.

Bosch hat das Verfahren inzwischen auch für Siliziumkarbid weiterentwickelt und angepasst. Dadurch lassen sich auch bei SiC-Chips präzise vertikale Strukturen herstellen. Das ist eine Voraussetzung dafür, die Bauteile kleiner auszuführen und zugleich ihre Leistungsdichte zu erhöhen.

Genau daran knüpft die Einführung der dritten SiC-Chip-Generation an. Bosch verbindet die neue Halbleitergeneration mit dem Ziel, die Effizienz in der Antriebselektronik von Elektrofahrzeugen zu steigern, mehr Chips pro Wafer zu fertigen und die Produktion wirtschaftlicher auszubauen.

Welche Investitionen fließen in die Produktion?

Bosch hat im Rahmen der europäischen IPCEI-Förderprogramme für Mikroelektronik und Kommunikationstechnologie nach eigenen Angaben rund drei Milliarden Euro in Halbleiter investiert. Entwicklung und Produktion der dritten SiC-Chip-Generation erfolgen im Werk Reutlingen auf 200-Millimeter-Wafern. Zusätzlich hat das Unternehmen im September 2023 ein weiteres Werk in Roseville im US-Bundesstaat Kalifornien übernommen. Dort investiert Bosch rund 1,9 Milliarden Euro in den Ausbau der Fertigung. Erste SiC-Chips aus dem US-Standort sollen noch im laufenden Jahr als Muster an Kunden ausgeliefert werden.

Künftig sollen die SiC-Halbleiter aus Werken in Deutschland und den USA kommen. Damit erweitert Bosch nicht nur seine Produktionsbasis, sondern verteilt auch die Fertigung auf zwei Standorte.

Produktionsmenge und Kapazitätsausbau

Seit dem Produktionsstart der ersten Generation im Jahr 2021 hat Bosch nach eigenen Angaben weltweit mehr als 60 Millionen SiC-Chips ausgeliefert. Mittelfristig soll die Fertigungskapazität auf einen mittleren dreistelligen Millionenbereich steigen. Die geplante Ausweitung der Kapazitäten ist Teil einer langfristigen Strategie, um den Bedarf der Automobilindustrie im Zuge der Elektrifizierung abzudecken.

top stories e-mobility-laden elektronik-entwicklung elektrofahrzeuge e-mobility bosch sic-chips siliziumkarbid leistungshalbleiter

Auch interessant