Bosch ampliará la producción de chips de carburo de silicio

REUTLINGEN, Alemania – Son pequeños, potentes y extremadamente eficientes:semiconductores hechos de carburo de silicio (SiC). Después de varios años de desarrollo, Bosch ahora está comenzando la producción en volumen de semiconductores de potencia fabricados con este material, suministrando a los fabricantes de automóviles de todo el mundo.

En el futuro, más y más vehículos de producción contarán con estos chips. “El futuro de los semiconductores de carburo de silicio es brillante. Queremos convertirnos en un líder mundial en la producción de chips de SiC para electromovilidad”, dice Harald Kroeger, miembro del consejo de administración de Robert Bosch GmbH.

Hace dos años, el proveedor de tecnología y servicios había anunciado que seguiría adelante con el desarrollo de chips SiC y entraría en producción. Para ello, Bosch ha desarrollado sus propios procesos de fabricación complejos, que ha estado utilizando para producir los semiconductores especiales desde principios de 2021, inicialmente como muestras para la validación del cliente.

“Nuestros libros de pedidos están llenos, gracias al auge de la electromovilidad”, dice Kroeger. En el futuro, Bosch tiene la intención de expandir su capacidad de producción de semiconductores de potencia de SiC a un volumen unitario de cientos de millones. Con esto en mente, la empresa ya ha comenzado a ampliar el espacio de sala limpia en su planta de Reutlingen.

Paralelamente, también se está trabajando en la segunda generación de chips SiC, que serán aún más eficientes y deberían estar listos para la producción en volumen a partir de 2022. Bosch está recibiendo apoyo para el desarrollo de estos innovadores procesos de fabricación de semiconductores SiC de la Ministerio Federal Alemán de Asuntos Económicos y Energía (BMWi) como parte del programa "Important Project of Common European Interest (IPCEI) Microelectronics".

“Desde hace varios años, hemos brindado apoyo para ayudar a establecer la producción de semiconductores en Alemania. La producción de semiconductores altamente innovadora de Bosch fortalece el ecosistema microelectrónico en Europa y es un paso más hacia una mayor independencia en este campo clave de la digitalización”, dice Peter Altmaier, ministro federal de asuntos económicos de Alemania.

En todo el mundo, la demanda de semiconductores de potencia de carburo de silicio está aumentando. Una previsión de la empresa de consultoría e investigación de mercado Yole indica que, de aquí a 2025, el mercado de SiC en su conjunto crecerá una media del 30 % anual hasta superar los 2500 millones de dólares. Con alrededor de 1500 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 se destacan en aplicaciones de uso intensivo de energía, como la electromovilidad”, dice 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 equivalentes de silicio puro.

Para satisfacer la demanda cada vez mayor de estos semiconductores, ya se agregaron 10 764 pies cuadrados adicionales al espacio de sala limpia en la fábrica de obleas de Bosch en Reutlingen en 2021. Se agregarán otros 32 292 pies cuadrados a fines de 2023.

El nuevo espacio albergará instalaciones de producción de última generación para la fabricación de semiconductores de carburo de silicio mediante procesos desarrollados internamente. Para lograr esto, los expertos en semiconductores de Bosch se basan en sus décadas de experiencia en la fabricación de chips.

En el futuro, la empresa, por cierto, el único proveedor de automóviles que produce sus propios chips de carburo de silicio, planea fabricar los semiconductores en obleas de 8 pulgadas. En comparación con las obleas de 6 pulgadas actuales, esto generará importantes economías de escala. Después de todo, se necesitan varios meses para que una sola oblea pase por varios cientos de pasos de proceso en innumerables máquinas. "Al producir obleas más grandes, podemos fabricar significativamente más chips en una sola producción y así abastecer a más clientes", dice Kroeger.

El secreto detrás del impresionante rendimiento de los chips de SiC radica en un diminuto átomo de carbono. Introducirlo en la estructura cristalina del silicio ultrapuro que generalmente se usa para fabricar semiconductores otorga a la materia prima propiedades físicas especiales:por ejemplo, los semiconductores de carburo de silicio admiten 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 significativamente 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 electrónico. Esta combinación de motor eléctrico, caja de cambios y electrónica de potencia logra una eficiencia de hasta el 96 por ciento gracias al diseño más eficiente del sistema general. Esto deja más energía para el tren motriz, lo que aumenta la autonomía.