SiC-Halbleiter der dritten Generation für Elektromobilität

Siliziumkarbid-(SiC)-Halbleiter sind zentrale Komponenten in den Leistungssystemen von Elektrofahrzeugen und tragen zur Steigerung der Energieeffizienz sowie der Reichweite bei. Bosch hat die Einführung der dritten Generation von SiC-Chips begonnen und stellt globalen Automobilherstellern Muster zur Validierung in elektrischen Antriebsplattformen zur Verfügung.

Technologische Weiterentwicklung von SiC-Halbleitern
SiC-Bauelemente arbeiten mit höheren Schaltfrequenzen als konventionelle Silizium-Halbleiter, wodurch Energieverluste reduziert und das Wärmemanagement verbessert werden. Dies ermöglicht eine höhere Leistungsdichte in elektronischen Systemen und wirkt sich direkt auf die Gesamteffizienz des Fahrzeugs aus.

Die von Bosch entwickelte dritte Generation bietet messbare Leistungsverbesserungen: Laut Unternehmen liefern die neuen Chips eine um 20 % höhere Performance im Vergleich zur Vorgängergeneration und sind zugleich kompakter. Diese Miniaturisierung erhöht die Anzahl der pro Wafer produzierten Bauelemente und unterstützt sowohl die industrielle Skalierbarkeit als auch die Reduktion der Stückkosten. Seit 2021 hat Bosch weltweit mehr als 60 Millionen SiC-Chips ausgeliefert.

Anwendungen in Antriebssystemen und im Automotive Data Ecosystem
Im Automotive Data Ecosystem werden SiC-Halbleiter vor allem in Invertern und Leistungselektroniksystemen eingesetzt, wo sie den Energiefluss zwischen Batterie und Elektromotor steuern. Eine höhere Umwandlungseffizienz reduziert Übertragungsverluste und verbessert die Nutzung der Batteriekapazität.

Diese Eigenschaften machen SiC-Chips besonders relevant für leistungsstarke Elektrofahrzeuge und skalierbare Plattformen, bei denen ein optimiertes Energiemanagement entscheidend ist.

Produktionsinvestitionen und digitale Lieferkette
Der Ausbau der SiC-Halbleiterproduktion wird durch erhebliche Investitionen unterstützt. Bosch hat rund 3 Milliarden Euro in die Halbleiterentwicklung im Rahmen der europäischen IPCEI-Förderprogramme für Mikroelektronik und Kommunikationstechnologien investiert.

Die Fertigung der dritten Generation erfolgt am Standort Reutlingen in Deutschland auf 200-mm-Wafern. Anfang 2025 hat Bosch zusätzlich ein Werk in Roseville, Kalifornien, übernommen, das derzeit mit hochmodernen Fertigungslinien ausgestattet wird. In dieses Werk investiert das Unternehmen weitere 1,9 Milliarden Euro; zunächst werden Musterchips für Kundentests bereitgestellt.

Die Verteilung der Produktion auf Europa und die USA stärkt die Resilienz der digitalen Lieferkette im Automobilsektor und reduziert die Abhängigkeit von einzelnen Regionen.

Marktentwicklung und Skalierung
Analysen von Yole Intelligence zufolge wird der globale Markt für SiC-Leistungshalbleiter von 2,3 Milliarden US-Dollar im Jahr 2023 auf etwa 9,2 Milliarden US-Dollar bis 2029 wachsen, angetrieben vor allem durch die Elektromobilität.

Bosch plant, seine Produktionskapazitäten auf mehrere hundert Millionen Einheiten auszubauen, um der steigenden Nachfrage nach Hochleistungskomponenten für Elektrofahrzeuge gerecht zu werden.

Fertigungsprozess und Bauelementarchitektur
Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal in der Entwicklung dieser Chips ist die Anpassung des sogenannten Bosch-Prozesses, der ursprünglich 1994 für die Sensorfertigung eingeführt wurde. Dieses Ätzverfahren ermöglicht die Herstellung hochpräziser vertikaler Strukturen in Siliziumkarbid.

Die daraus resultierende Architektur erhöht die Leistungsdichte der Bauelemente und verbessert die Performance in Energieumwandlungssystemen. Dieser Ansatz bildet eine der technischen Grundlagen der dritten Generation von SiC-Halbleitern.

Bearbeitet von Maria Brueva, Induportals-Redakteurin – durch KI angepasst.

www.bosch.com