Gängige Elektronik-Chips, wie sie auch in der Leistungselektronik von Elektroautos verwendet werden, bestehen heute meist aus Silicium. Energieeffizienter arbeiten jedoch Chips aus Siliciumcarbid (SiC). Damit soll sich die Reichweite um immerhin sechs Prozent steigern lassen. Bosch steigt nun in die Serienproduktion ein.

Vor zwei Jahren hatte der Zulieferer bekanntgegeben, die Entwicklung von SiC-Chips voranzutreiben. Dabei wurden eigene Fertigungsverfahren entwickelt, mit denen seit Anfang 2021 Muster für Erprobungen bei Kunden gefertigt werden. Künftig will Bosch die Fertigungskapazität auf eine Stückzahl im dreistelligen Millionenbereich erhöhen. Dafür wird das Werk im schwäbischen Reutlingen weiter ausgebaut.

"Siliciumcarbid-Halbleiter haben eine große Zukunft. Wir wollen weltweit führend bei der Herstellung von SiC-Chips für die Elektromobilität werden." (Bosch-Chef Harald Kröger)

Parallel wird schon eine zweite Generation von SiC-Chips entwickelt, die noch effizienter arbeiten soll und ab 2022 serienreif sein soll. Dabei erhält Bosch eine Förderung des Bundeswirtschaftsministerium im Rahmen des EU-Programms IPCEI Mikroelektronik (Important Project of Common European Interest).

SiC-Wafer von Bosch
Derzeit fertigt Bosch die SiC-Chips aus 150-mm-Wafern, künftig sollen 200-mm-Wafer Skaleneffekte bringen

Die Nachfrage nach Siliciumcarbid-Chips soll nach einer Prognose des Marktforschungs- und Beratungsunternehmen Yole bis 2025 jedes Jahr um etwa 30 Prozent wachsen. Dabei soll der SiC-Automarkt den größten Anteil ausmachen. Denn bei energieintensiven Anwendungen (wie dem E-Auto) spielt die SiC-Technik ihre Überlegenheit besonders aus.  

Die Verwendung von Siliciumcarbid (also einer Verbindung aus Silicium und Kohlenstoff) ist wie reines Silicium ein Halbleiter, hat aber einen besonders großen Bandabstand, das heißt, der für die Leitfähigkeit entscheidende energetische Abstand zwischen Valenz- und Leitungsband ist hier groß. Damit werden die Verluste in der Leistungselektronik etwa halbiert. 

Die Chips sind auch wichtig für 800-Volt-Systeme. Dort ermöglichen sie schnelleres Laden und mehr Leistung. Da die SiC-Chips zudem deutlich weniger Wärme abgeben, kann eine einfachere Kühlung eingesetzt werden, was Gewicht und Kosten spart.

Bosch ist nach eigenen Angaben der einzige Autozulieferer mit eigener Produktion von Siliciumcarbid-Chips. Die Firma liefert die SiC-Chips künftig an Kunden auf der ganzen Welt – sowohl als einzelne Chips als auch in Leistungselektroniken oder Komplettlösungen wie der eAchse von Bosch, einer elektrisch angetriebenen Achse für Elektroautos. Die eAchse besteht aus Elektromotor, Getriebe und Leistungselektronik und soll einen Wirkungsgrad von bis zu 96 Prozent bieten.