Dopo uno sviluppo durato diversi anni, Bosch sta avviando la produzione su larga scala di semiconduttori di potenza con tecnologia SiC, fondamentali per aumentare l’efficienza energetica dei sistemi di conversione dell’energia e di controllo dei motori elettrici.
In futuro i semiconduttori SiC 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 aveva reso nota l’intenzione di accelerare lo sviluppo dei semiconduttori al carburo di silicio e di avviarne la produzione. A tale scopo Bosch ha sviluppato un proprio processo di produzione con cui dall’inizio del 2021 vengono prodotti i semiconduttori SiC, in una prima fase solo come modelli per i test presso i clienti. “Siamo pieni di ordini. La mobilità elettrica sta registrando un vero e proprio boom“, ha dichiarato Kröger. In futuro Bosch intende aumentare la capacità di produzione dei semiconduttori di potenza SiC raggiungendo volumi di centinaia di milioni di unità.
A tale scopo l’azienda sta 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.
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 IPCEI (Important Project of Common European Interest) dedicato alla micrioelettronica. “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“, ha dichiarato 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 SiC registrerà ogni anno una crescita media del 30% fino al 2025, raggiungendo un valore di 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 aumentano l’autonomia della vettura, 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 nel nuovo 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 potranno ottenere così importanti effetti di scala. Un wafer impiega sempre molti mesi per superare le diverse centinaia di fasi di processo che si svolgono in una lunga serie di impianti. “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.
Rispetto alla tecnologia tradizionale, i dispositivi al carburo di silicio offrono un’efficienza energetica superiore, sono in grado di lavorare con temperature di giunzione molto più alte e con tensioni più elevate.
Ciò consente di aumentare la densità di potenza e quindi, a parità di prestazioni, di ridurre lo spreco di energia nonché le dimensioni e il peso complessivo dei circuiti elettronici. Tutto ciò, nel caso dei veicoli elettrici si traduce in una maggiore autonomia della vettura e in un abbassamento dei costi. Ce ne siamo occupati di recente nel seguente articolo.
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