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Bosch kündigt Technologiesprung an

E-Autos: Sechs Prozent mehr Reichweite durch Siliziumkarbid-Halbleiter

Neue Mikrochips aus Siliziumkarbid (SiC) sollen nach Angaben des Herstellers Bosch für einen Technologiesprung in der Elektromobilität sorgen. „Für Autofahrer bedeutet das sechs Prozent mehr Reichweite“, teilte Bosch-Geschäftsführer Harald Kröger in einer Pressemeldung mit.

Bild: ©naka/stock.adobe.com

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Mehr als 50 Halbleiter stecken mittlerweile in jedem Fahrzeug, das vom Band rollt. Die neuen Bosch-Chips aus Siliziumkarbid sollen künftig in der Leistungselektronik – der Schaltzentrale von Elektro- und Hybridfahrzeugen – verbaut werden. Im Vergleich zu den gängigen Siliziumchips haben SiC-Halbleiter eine bessere elektrische Leitfähigkeit. Das ermöglicht zum einen höhere Schaltfrequenzen und sorgt zum anderen dafür, dass deutlich weniger Energie in Form von Wärme verpufft. Bosch produziert die neue Generation der Halbleiterchips im 40 Kilometer südlich von Stuttgart gelegenen Werk Reutlingen. Dort fertigt das Unternehmen seit Jahrzehnten täglich mehrere Millionen Mikrochips.

Kohlenstoff-Atome bringen Leistungsplus

Den Unterschied bei der Chiphersteller machen zusätzliche Kohlenstoff-Atome aus, die in die Kristallstruktur des sonst zur Herstellung von Halbleitern eingesetzten hochreinen Siliziums eingebracht werden. Die so entstehende chemische Verbindung bewirkt, dass in der Leistungselektronik 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. Mit einer Batterieladung können Autofahrer so sechs Prozent weiter fahren. Damit begegnet Bosch einem der größten Kaufhindernissen für Elektroautos: Nahezu jeder zweite Konsument (42 Prozent) kauft sich aus der Sorge kein E-Fahrzeug, der Strom könnte unterwegs ausgehen. In Deutschland trifft das sogar auf 69 Prozent der Konsumenten zu (Quelle: Consors Finanz Autobarometer 2019). Alternativ können Automobilhersteller das Effizienzplus der neuen Technologie auch zu einer Verkleinerung der verbauten Batterie einsetzen. Dadurch lassen sich die Produktionskosten und somit den Preis für die Käufer senken.

Kosten reduziert

„Siliziumkarbid-Halbleiter werden die Elektromobilität nachhaltig verändern“, sagt Bosch-Geschäftsführer Harald Kröger. Denn für die Zukunft bringen die Siliziumkarbid-Halbleiter weitere Einsparpotenziale: Durch die geringeren Wärmeverluste der Chips und weil sie zudem bei deutlich höheren Betriebstemperaturen arbeiten, kann die Kühlung der Antriebskomponenten reduziert werden. Das verringert Gewicht und Kosten von Elektrofahrzeugen. „Dank unseres tiefen Systemverständnisses in der Elektromobilität fließen die Vorteile der Siliziumkarbid-Technologie direkt in die Entwicklung von Komponenten und Systemen ein“, sagt Kröger.

Bosch stärkt seine Wettbewerbsfähigkeit

Bis aus den kreisrunden Scheiben aus Silizium oder Siliziumkarbid – den Wafern – Halbleiterchips werden, durchlaufen sie einen bis zu 14 Wochen langen Herstellungsprozess. Dabei erhalten die Wafer in mehreren chemischen und physikalischen Prozessen feine Strukturen, die später die wenigen Millimeter kleinen Chips bilden. Im Juni 2018 legte Bosch den Grundstein für seine Halbleiterfabrik in Dresden. Dort kommen in der Fertigung Wafer mit 300 Millimetern Durchmesser zum Einsatz. So lassen sich aus einem Wafer nochmals erheblich mehr Chips gewinnen und entsprechend höhere Skaleneffekte erzielen als bei Halbleitern auf Basis der 150- und 200-Millimeter-Technologie. Letztere produziert Bosch in Reutlingen und wird dort auch die neuen SiC-Chips herstellen. Die Waferfabs in Reutlingen und Dresden sollen einander ergänzen. In seine Waferfab in Dresden investiert Bosch rund eine Milliarde Euro – die größte Einzelinvestition der Firmengeschichte. In die Fabrik ziehen derzeit Anlagen in die Reinraumflächen ein. Die ersten Mitarbeiter sollen im Frühjahr 2020 ihre Tätigkeit aufnehmen. Der Chiphersteller kündigte an, den Standort CO2-neutral betreiben zu wollen.

 


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