Dopo uno sviluppo durato diversi anni,
Bosch sta avviando la produzione su larga scala di semiconduttori di potenza
con questo materiale innovativo per fornire le case auto di tutto il mondo. In
futuro i chip saranno impiegati sempre di più nei nuovi veicoli. "Per i
semiconduttori in carburo di silicio si profila un futuro brillante. Puntiamo a
diventare leader mondiali nella produzione di questi componenti indispensabili
per la mobilità elettrica", ha dichiarato Harald Kröger, membro del Board
di Bosch.
Due anni fa l'azienda fornitrice di tecnologie e servizi aveva reso
nota l'intenzione di accelerare lo sviluppo dei chip in SiC e di avviarne la
produzione. A tale scopo Bosch ha sviluppato un proprio processo di produzione altamente
complesso, con cui dall'inizio del 2021 vengono prodotti i semiconduttori
speciali, in una prima fase solo come modelli per i test presso i clienti. In
futuro Bosch intende aumentare la capacità di produzione dei semiconduttori di
potenza in SiC raggiungendo volumi di centinaia di milioni. A tale scopo
l'azienda sta già anche ulteriormente incrementando la superficie delle clean
room nello stabilimento di Reutlingen. In parallelo si lavora inoltre alla
seconda generazione di chip SiC, che sarà ancora più efficiente e pronta per la
produzione in serie dal 2022. Pagina 2 di 3 Per lo sviluppo dei processi di
produzione innovativi per semiconduttori SiC Bosch ha il supporto del Ministero
federale tedesco per gli affari economici e l'energia (BMWi) nell’ambito del
programma "Important Project of Common European Interest - (IPCEI)
Microelectronics".
“Da diversi anni forniamo supporto per aiutare a consolidare
la produzione di semiconduttori in Germania. La produzione di semiconduttori
altamente innovativa di Bosch rafforza l'ecosistema della microelettronica in
Europa e rappresenta un ulteriore passo avanti verso una maggiore indipendenza
in questo campo chiave della digitalizzazione", afferma Peter Altmaier,
ministro federale tedesco per gli affari economici. La domanda di
semiconduttori di potenza in carburo di silicio è in aumento in tutto il mondo.
La società di ricerca di mercato e di consulenza Yole stima che l'intero
mercato del SiC registrerà ogni anno una crescita media del 30% fino al 2025,
raggiungendo 2,5 miliardi di dollari. Con circa 1,5 miliardi di dollari, il
mercato del SiC per l'automotive dovrebbe costituire la fetta più grande.
"I
semiconduttori di potenza in carburo di silicio permettono di utilizzare
l'energia in modo particolarmente efficiente. Questi vantaggi emergono
soprattutto nelle applicazioni a uso intensivo di energia, come la mobilità
elettrica", ha commentato Kröger. Nell'elettronica di potenza dei veicoli
elettrici i chip in carburo di silicio assicurano ai guidatori un'autonomia
molto più lunga con una sola carica della batteria: in media il 6% circa in più
rispetto ai corrispondenti in silicio. Per poter soddisfare l'aumento costante
della domanda di semiconduttori, la superficie delle clean room nella nuova
wafer fab di Reutlingen è stata incrementata di 1.000 metri quadrati già nel
2021. Entro la fine del 2023 si aggiungeranno ulteriori 3.000 metri quadrati.
Stanno nascendo impianti di produzione ultramoderni, in cui i semiconduttori in
carburo di silicio vengono prodotti con processi sviluppati in proprio. Gli
esperti di semiconduttori di Bosch si basano sul know-how decennale nella
produzione di chip. In futuro l'azienda (che è tra l'altro l'unico fornitore
del settore automotive ad avere una produzione propria di chip in carburo di
silicio) prevede di produrre i semiconduttori su wafer da 200 millimetri.
Rispetto ai wafer attualmente utilizzati, con un diametro di 150 millimetri, si
possono così ottenere importanti effetti di scala. Un wafer impiega sempre
diversi mesi per superare le diverse centinaia di fasi di processo che si
svolgono in una lunga serie di macchine.
"Con la produzione su wafer di
dimensioni maggiori possiamo produrre molti più chip in un ciclo di produzione
e quindi soddisfare più clienti", ha affermato Kröger. Un piccolo atomo
per un grande impatto Il segreto delle impressionanti prestazioni dei chip in
SiC è un minuscolo atomo di carbonio che viene inserito nella struttura
cristallina del silicio ad alta purezza, solitamente utilizzato per la
produzione di semiconduttori, conferendo alla materia prima particolari
caratteristiche fisiche: così, i semiconduttori in carburo Pagina 3 di 3 di
silicio permettono frequenze di commutazione maggiori rispetto ai chip in
silicio. Inoltre, solo metà dell'energia va persa sotto forma di calore,
permettendo di aumentare la portata delle auto elettriche. I chip sono anche
importanti per i sistemi a 800 volt, in quanto permettono una ricarica più
rapida e più potenza. Poiché i chip in SiC cedono molto meno calore, è anche
possibile ridurre il dispendioso raffreddamento dell'elettronica di potenza.
Questo, oltre al peso, può ridurre anche i costi dei veicoli elettrici.
Bosch
fornirà i semiconduttori di potenza in carburo di silicio a clienti di tutto il
mondo, sia sotto forma di singoli chip sia montati nelle elettroniche di
potenza o in soluzioni complete come l'eAxle. Progettato per essere efficiente,
il sistema complessivo formato da motore elettrico, cambio ed elettronica di
potenza permette di ottenere un grado di efficienza fino al 96%. In questo modo
è disponibile più energia per il sistema di propulsione aumentandone
l’autonomia.