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[導(dǎo)讀]經(jīng)過多年的研發(fā),博世目前準(zhǔn)備開始大規(guī)模量產(chǎn)由碳化硅這一創(chuàng)新材料制成的功率半導(dǎo)體,以提供給全球各大汽車生產(chǎn)商。

博世集團(tuán)董事會(huì)成員Harald Kroeger:“博世希望成為全球領(lǐng)先的電動(dòng)出行碳化硅(SiC)芯片生產(chǎn)供應(yīng)商?!?/span>

● 碳化硅半導(dǎo)體能夠顯著提高電動(dòng)汽車的行駛里程和充電速度。

● 預(yù)計(jì)于2021年12月啟動(dòng)大規(guī)模量產(chǎn)。自2021年初起,博世便開始生產(chǎn)用于客戶驗(yàn)證的碳化硅芯片。

● 德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部(BMWi)出資支持進(jìn)一步的技術(shù)研發(fā)。

2021年12月3日,德國羅伊特林根——碳化硅(SiC)半導(dǎo)體具有體積小、效率高、功率密度大的顯著優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過多年的研發(fā),博世目前準(zhǔn)備開始大規(guī)模量產(chǎn)由碳化硅這一創(chuàng)新材料制成的功率半導(dǎo)體,以提供給全球各大汽車生產(chǎn)商。未來,越來越多的量產(chǎn)車將搭載博世生產(chǎn)的碳化硅芯片。

“碳化硅半導(dǎo)體擁有廣闊的發(fā)展前景,博世希望成為全球領(lǐng)先的電動(dòng)出行碳化硅芯片生產(chǎn)供應(yīng)商?!辈┦兰瘓F(tuán)董事會(huì)成員Harald Kroeger表示。作為全球領(lǐng)先的技術(shù)和服務(wù)供應(yīng)商,博世于兩年前宣布將繼續(xù)推進(jìn)碳化硅芯片研發(fā)并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),博世自主開發(fā)了極為復(fù)雜的制造工藝流程,并于2021年初開始生產(chǎn)用于客戶驗(yàn)證的樣品。

提高標(biāo)準(zhǔn)行駛里程:博世開啟碳化硅芯片大規(guī)模量產(chǎn)計(jì)劃

博世碳化硅晶圓

“得益于電動(dòng)出行領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展,博世接到了相當(dāng)多的碳化硅半導(dǎo)體訂單。”Kroeger說道。未來,博世還將繼續(xù)擴(kuò)大碳化硅功率半導(dǎo)體的產(chǎn)能,旨在將產(chǎn)出提高至上億顆的水平。為此,博世已經(jīng)開始擴(kuò)建羅伊特林根工廠的無塵車間,同時(shí)著手研發(fā)功率密度更高的第二代碳化硅芯片,預(yù)計(jì)將于2022年投入大規(guī)模量產(chǎn)。博世在碳化硅半導(dǎo)體制造工藝上的研發(fā)創(chuàng)新,也得到了德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部(BMWi)的支持,成為“歐洲共同利益重大項(xiàng)目(IPCEI)”中微電子領(lǐng)域的一部分。

“多年來,我們一直為企業(yè)提供支持,發(fā)展德國半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)。博世在半導(dǎo)體生產(chǎn)領(lǐng)域的高度創(chuàng)新,不僅強(qiáng)化了歐洲微電子的生態(tài)系統(tǒng),也進(jìn)一步提高了微電子行業(yè)在數(shù)字化發(fā)展關(guān)鍵領(lǐng)域的獨(dú)立性?!钡聡?lián)邦經(jīng)濟(jì)事務(wù)和能源部部長Peter Altmaier表示。

提高標(biāo)準(zhǔn)行駛里程:博世開啟碳化硅芯片大規(guī)模量產(chǎn)計(jì)劃

博世羅伊特林根晶圓廠

提高行駛里程的關(guān)鍵

在全球,碳化硅功率半導(dǎo)體的需求量不斷攀升。由市場調(diào)研咨詢公司Yole發(fā)布的預(yù)測(cè)顯示,從現(xiàn)在到2025年,碳化硅市場每年的增速將達(dá)到30%,市場規(guī)模將超過25億美元。當(dāng)規(guī)模達(dá)到15億美元時(shí),搭載碳化硅器件的汽車將占據(jù)市場主導(dǎo)地位。

“碳化硅功率半導(dǎo)體的效率極高,其優(yōu)勢(shì)在電動(dòng)出行等能源密集型應(yīng)用中愈發(fā)明顯。”Kroeger說道。在電動(dòng)汽車動(dòng)力電子設(shè)備領(lǐng)域,碳化硅芯片的配置能有效延長單次充電的行駛距離。與使用純硅芯片的電動(dòng)汽車相比,搭載碳化硅芯片的電動(dòng)汽車行駛距離平均延長了6%。

為滿足日益增長的碳化硅功率半導(dǎo)體需求,2021年,博世已在羅伊特林根晶圓工廠增建了1000平方米無塵車間。到2023年底,博世還將新建3000平方米無塵車間。新建的無塵車間將配備最先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)施,并使用自主開發(fā)的制造工藝生產(chǎn)碳化硅半導(dǎo)體。為此,博世的半導(dǎo)體專家們充分利用了博世長達(dá)幾十年的芯片制造專業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

在未來,博世作為唯一一家自主生產(chǎn)碳化硅芯片的汽車零部件供應(yīng)商,計(jì)劃使用200毫米晶圓制造碳化硅半導(dǎo)體。相比于如今使用的150毫米晶圓,使用200毫米晶圓能夠帶來可觀的規(guī)模效益。畢竟,單個(gè)晶圓需花費(fèi)數(shù)月時(shí)間才能在無數(shù)機(jī)器設(shè)備中完成上百個(gè)工藝步驟。

“使用大尺寸晶圓進(jìn)行生產(chǎn)能在一個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)制造更多芯片,進(jìn)而滿足更多客戶的需求?!盞roeger表示。

提高標(biāo)準(zhǔn)行駛里程:博世開啟碳化硅芯片大規(guī)模量產(chǎn)計(jì)劃

博世羅伊特林根晶圓廠將繼續(xù)擴(kuò)建

小原子,大能量

碳化硅芯片的強(qiáng)大的性能,要?dú)w功于小小的碳原子。把這種碳原子加入用于制造半導(dǎo)體的高純硅晶體結(jié)構(gòu),能讓原材料擁有特殊的物理性質(zhì),例如支持更高的切換頻率。

此外,碳化硅半導(dǎo)體熱能損失僅有純硅芯片的一半,因此能夠提高電動(dòng)汽車的行駛里程。

碳化硅芯片對(duì)800伏電壓系統(tǒng)也至關(guān)重要,它能加快充電速度、提升產(chǎn)品性能。由于碳化硅芯片散發(fā)的熱量顯著減少,能節(jié)約動(dòng)力電子設(shè)備冷卻成本、減輕電動(dòng)汽車自身的重量,同時(shí)降低整車的成本。

提高標(biāo)準(zhǔn)行駛里程:博世開啟碳化硅芯片大規(guī)模量產(chǎn)計(jì)劃

博世是唯一自主生產(chǎn)碳化硅芯片的汽車零部件供應(yīng)商

未來,博世將向全球客戶提供碳化硅功率半導(dǎo)體,產(chǎn)品形式可以是單個(gè)芯片,也可以內(nèi)置在動(dòng)力電子設(shè)備或電橋這類整體解決方案中。得益于更高效的整體系統(tǒng)設(shè)計(jì),把電機(jī)、逆變器和減速器合為一體的電橋最高效率能達(dá)到96%,為動(dòng)力總成系統(tǒng)提供了更多能量冗余,從而進(jìn)一步提高行駛里程。

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