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Bosch startet Halbleiterfertigung in Deutschland

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  • Bosch startet Halbleiterfertigung in Deutschland

    Bosch startet Halbleiterfertigung in DeutschlandNach mehrjähriger Entwicklungszeit hat Bosch in Reutlingen nun mit der Großserienfertigung von Leistungshalbleitern aus Siliziumkarbid (SiC) begonnen. Parallel dazu laufen aber bereits die Weiterentwicklung der Halbleiter und der Ausbau der Produktionskapazitäten.

    Der Produktionsstart von SiC-Halbleitern ist keine Reaktion auf die aktuelle Chipknappheit, sondern dem Trend zur Elektromobilität geschuldet: Halbleiter auf Basis von Siliziumkarbid sind effizienter als solche aus anderen Sulitium-Substraten. Werden sie beispielsweise in die Leistungselektronik eines elektrischen Antriebssystems eingebaut, erhöht der höhere Halbleiterwirkungsgrad die Reichweite des Elektrofahrzeugs, ohne dass eine größere Batterie verbaut werden muss. Außerdem werden schnellere Ladevorgänge möglich.

    Bosch hatte bereits vor zwei Jahren angekündigt, in die Produktion von SiC-Chips einzusteigen und deren Entwicklung voranzutreiben – bislang fertigte Bosch eher konventionelle Silizium-Halbleiter in Reutlingen. „Die Zukunft für Siliziumkarbid-Halbleiter ist rosig. Wir wollen weltweit führend in der Herstellung von SiC-Chips für die Elektromobilität werden“, sagt Harald Kröger, Mitglied der Geschäftsführung der Robert Bosch GmbH.

    Die in den eigens entwickelten „hochkomplexen“ Fertigungsverfahren hergestellten SiC-Chips werden bereits seit Anfang des Jahres als Muster für die Prüfung und Validierung durch Kunden gefertigt. Um den Verkauf der nun anlaufenden Serienfertigung muss sich der Lieferant nicht kümmern. „Durch den Boom der Elektromobilität sind unsere Auftragsbücher voll“, sagt Kröger.

    Aus diesem Grund ist bereits ein weiterer Ausbau der Kapazitäten geplant: Künftig will Bosch die Produktionskapazität von SiC-Leistungshalbleitern auf eine Stückzahl im dreistelligen Millionenbereich erhöhen. Dies soll offenbar vor allem am Standort Reutlingen erfolgen, wo der Reinraumbereich laut Aussage bereits ausgebaut wird. Bereits im Laufe des Jahres 2021 sind 1.000 Quadratmeter hinzugekommen, bis Ende 2023 soll die Bosch Waferfab um weitere 3.000 Quadratmeter erweitert werden.

    Bosch hat im Sommer seine neue Halbleiterfabrik in Dresden eröffnet . Zwar werden dort unter anderem Chips für die Automobilindustrie auf Basis von 300-Millimeter-Wafern (statt der 150- oder 200-Millimeter-Wafer aus Reutlingen) hergestellt, diese basieren jedoch nicht auf Siliziumkarbid.

    Ein kleiner Exkurs zur Bedeutung von SiC-Halbleitern im Vergleich zu Siliziumchips: SiC-Halbleiter haben eine höhere Leitfähigkeit und ermöglichen höhere Schaltfrequenzen im Vergleich zu Siliziumchips. Zudem geht nur halb so viel Energie in Form von Wärme verloren, was die Reichweite von Elektroautos erhöht. Da weniger Wärme abgegeben wird und die SiC-Komponenten auch bei höheren Temperaturen betrieben werden können, kann das Kühlsystem der Leistungselektronik kleiner ausfallen. Das spart nicht nur direkt Energie, sondern kann dank kompakterer Kühlsysteme auch Gewicht und Kosten reduzieren.

    Neben dem Ausbau der Produktionskapazitäten werden auch die Halbleiter selbst weiterentwickelt. Bereits 2022 will Bosch die zweite Generation von SiC-Chips serienreif entwickelt haben, die die Effizienz weiter steigern soll. Die Entwicklungsarbeiten werden vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie im Rahmen des IPCEI Mikroelektronik gefördert. Unabhängig davon leitet Bosch im Rahmen des Projekts „Transform“ auch den Aufbau einer europäischen SiC-Lieferkette .

    Bei SiC-Halbleitern will Bosch die Chips auf 200-Millimeter-Wafern herstellen. Da bei SiC-Halbleitern bislang 150-Millimeter-Wafer die Regel sind, sollen „wesentliche, nicht zu unterschätzende Skaleneffekte“ erreicht werden. Die Logik ist einfach: Es dauert mehrere Monate, bis ein Wafer die mehreren hundert Prozessschritte durchläuft. „Durch die Produktion auf größeren Wafern können wir deutlich mehr Chips in einem Produktionslauf herstellen und damit mehr Kunden beliefern“, sagt Kröger.

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