Sú malé, výkonné a extrémne účinné: Polovodiče z karbidu kremíka (SiC). Po niekoľkých rokoch vývoja teraz Bosch spúšťa veľkosériovú výrobu výkonových polovodičov z inovatívneho materiálu, ktoré bude dodávať výrobcom automobilov po celom svete.

V budúcnosti sa budú čipy využívať v stále väčšom počte vyrábaných vozidiel.

„Polovodiče z karbidu kremíka majú skvelú budúcnosť. Chceme sa stať svetovou jednotkou vo výrobe čipov SiC pre elektromobilitu,“ hovorí Harald Kröger, výkonný riaditeľ spoločnosti Robert Bosch GmbH.

Pred dvoma rokmi oznámila technologická a servisná spoločnosť, že pokročí vo vývoji čipov SiC a spustí výrobu. Spoločnosť Bosch na tento účel vyvinula vlastné vysoko komplexné výrobné procesy, pomocou ktorých sa od začiatku roku 2021 vyrábajú špeciálne polovodiče – najprv ako vzorky pre testovanie zákazníkov.

V budúcnosti sa chystá Bosch zvýšiť výrobnú kapacitu výkonových polovodičov SiC na číslo rádovo v stovkách miliónov. Na tento účel už spoločnosť rozširuje svoju plochu pre čisté priestory v závode v Reutlingene. Súbežne sa pracuje taktiež na druhej generácii čipov SiC.

Od roku 2022 by mala byť pripravená na sériovú výrobu a jej účinnosť by sa mala ďalej zvyšovať. Spoločnosť Bosch získala podporu na vývoj inovatívnych výrobných postupov pre polovodiče SiC od nemeckého Spolkového ministerstva hospodárstva a energetiky (BMWi) v rámci programu IPCEI Microelectronics (Important Project of Common European Interest – Dôležitý projekt spoločného európskeho záujmu).

Malý atóm, veľký účinok

Tajomstvo mimoriadneho výkonu čipov SiC spočíva v malom atóme uhlíka. Vnáša sa do kryštálovej štruktúry vysokočistého kremíka, ktorý sa inak používa na výrobu polovodičov, a dodáva materiálu zvláštne fyzikálne vlastnosti: Polovodiče z karbidu kremíka tak v porovnaní s kremíkovými čipmi umožňujú vyššie frekvencie spínania. Okrem toho sa vo forme tepla stráca len polovica energie, čo zvyšuje dojazd elektromobilov.

Čipy sú dôležité aj pre 800-voltové systémy. U nich umožňujú rýchlejšie nabíjanie a vyšší výkon. Vzhľadom na to, že čipy SiC taktiež vyžarujú výrazne menej tepla, je možné taktiež obmedziť zložité chladenie výkonovej elektroniky. Okrem hmotnosti sa tak môžu znížiť aj náklady na výrobu elektromobilov. Spoločnosť Bosch bude v budúcnosti dodávať výkonové polovodiče z karbidu kremíka zákazníkom po celom svete – tak v podobe jednotlivých čipov, ako aj inštalované vo výkonovej elektronike alebo v kompletných riešeniach, ako je napríklad e-náprava.

Táto kombinácia elektromotora, prevodovky a výkonovej elektroniky dosahuje vďaka efektívnejšie navrhnutému celkovému systému účinnosť až 96 %. To znamená, že pre pohon je k dispozícii viac energie a dojazd sa zvyšuje.