Los semiconductores hechos de carburo de silicio (SiC) destacan por ser componentes potentes y eficientes. Y después de varios años de desarrollo, Bosch comenzó la producción en serie de los chips para suministrar a los fabricantes de automóviles de todo el mundo.
Harald Kroeger, miembro del consejo de administración de Robert Bosch GmbH, declaró que es bueno el futuro de estos semiconductores, por lo que quieren convertirse en el líder global en la producción de los chips de SiC para la electromovilidad.
Hace dos años, el proveedor de tecnología y servicios anunció que seguiría adelante con el desarrollo de chips de SiC y entraría en producción. Para ello, Bosch ha desarrollado sus propios procesos de fabricación de alta complejidad, que ha estado utilizando para producir los semiconductores especiales desde principios de 2021, inicialmente como muestras para la validación del cliente.
En el futuro, la compañía alemana tiene la intención de ampliar su capacidad de producción de semiconductores de potencia de SiC a un volumen unitario que asciende a cientos de millones. Teniendo esto en cuenta, la empresa ya ha comenzado a ampliar el espacio de la sala blanca en su planta de Reutlingen.
Paralelamente, también se está trabajando en la segunda generación de chips de SiC, que será aún más eficiente y debería estar lista para la producción en serie a partir de 2022. Y está recibiendo apoyo para el desarrollo de estos procesos de fabricación innovadores para semiconductores de SiC del Ministerio Federal de Economía y Energía de Alemania (BMWi) como parte del programa “Proyecto Importante de Interés Común Europeo (IPCEI) Microelectrónica”.
En todo el mundo, está aumentando la demanda de semiconductores de potencia de carburo de silicio. Un pronóstico de la empresa de consultoría y estudios de mercado Yole indicó que, de aquí a 2025, el mercado de SiC en su conjunto crecerá en promedio un 30% anual a más de 2,500 millones de dólares.
Con alrededor de 1,500 millones de dólares, se espera que el mercado de automóviles de SiC represente la mayor parte.
“Los semiconductores de potencia de carburo de silicio hacen un uso particularmente eficiente de la energía. Las ventajas de este material realmente pasan a primer plano en aplicaciones que consumen mucha energía, como la electromovilidad”, dijo Kroeger.
En la electrónica de potencia de los vehículos eléctricos, los chips de carburo de silicio garantizan que los conductores puedan conducir mucho más lejos con una sola carga de batería, en promedio alrededor de un 6% más que con sus homólogos de silicio puro.
Para satisfacer la demanda en constante aumento de estos semiconductores, ya se agregaron 1,000 metros cuadrados adicionales al espacio de la sala limpia en la fábrica de obleas de Bosch en Reutlingen en 2021. Además, se agregarán otros 3,000 metros cuadrados para fines de 2023.
El nuevo El espacio albergará instalaciones de producción de última generación para la fabricación de semiconductores de carburo de silicio utilizando procesos desarrollados internamente. Para lograrlo, los expertos en chips se basan en décadas de experiencia en la fabricación de estos componentes.
En el futuro, la compañía, planea fabricar los semiconductores en obleas de 200 milímetros. En comparación con las obleas de 150 milímetros actuales, esto generará economías de escala considerables.
PEQUEÑO ÁTOMO, GRAN IMPACTO
El secreto detrás del rendimiento de los chips de SiC reside en un diminuto átomo de carbono. Introducirlo en la estructura cristalina del silicio ultrapuro generalmente utilizado para fabricar semiconductores le da a la materia prima propiedades físicas especiales: por ejemplo, los componentes de carburo de silicio soportan frecuencias de conmutación más altas que los chips de silicio puro.
Además, solo pierden la mitad de energía en forma de calor, lo que aumenta la autonomía de los vehículos eléctricos. Los chips también son importantes para los sistemas de 800 voltios, donde permiten una recarga más rápida y un mejor rendimiento.
Dado que los chips de SiC también emiten menos calor, la electrónica de potencia requiere menos refrigeración costosa. Además del peso, esta es otra forma de reducir el costo de los vehículos eléctricos.
En el futuro, Bosch suministrará semiconductores de potencia de carburo de silicio a clientes de todo el mundo, tanto como chips individuales como instalados en electrónica de potencia o soluciones completas como el eje e. Esta combinación de motor eléctrico, caja de cambios y electrónica de potencia logra una eficiencia de hasta el 96% gracias al diseño más eficiente del sistema general. Esto deja más energía para el tren motriz, lo que aumenta la autonomía.
