博世研发第二代碳化硅芯片 将于2022年投入大规模量产

博世碳化硅晶片

作为全球领先的技术和服务提供商，博世两年前宣布将继续推进碳化硅芯片的研发，实现量产。为实现这一目标，博世自主研发了极其复杂的制造工艺，并于2021年初开始生产样品供客户验证。“得益于电动出行的蓬勃发展，博世获得了相当多的碳化硅半导体订单。”克鲁格说。

未来，博世将继续扩大碳化硅功率半导体的产能，目标是将产量提升至上亿级。为此，博世开始扩建罗伊特林根工厂的无尘车间，同时开始研发功率密度更高的第二代碳化硅芯片，预计2022年投入量产。

博世罗伊特林根晶圆厂

博世的研发；d碳化硅半导体制造技术的创新也得到了德国联邦经济事务和能源部(BMWi)的支持，成为“欧洲重大共同利益项目(IPCEI)”微电子领域的一部分。“多年来，我们一直为企业发展德国半导体制造业提供支持。博世在半导体生产领域的高度创新，不仅强化了欧洲微电子生态系统，也进一步提高了微电子产业在数字化发展关键领域的独立性。”德国联邦经济事务和能源部长彼得阿尔特迈尔说。

增加里程的关键

在世界范围内，对碳化硅功率半导体的需求正在增加。市场研究咨询公司Yole发布的预测显示，从现在到2025年，碳化硅市场的年增长率将达到30%，市场规模将超过25亿美元。当规模达到15亿美元时，搭载碳化硅器件的汽车将主导市场。“碳化硅功率半导体的效率极高，在电动出行等能源密集型应用中，其优势越来越明显。”克鲁格说。

在电动汽车动力电子设备领域，碳化硅芯片的配置可以有效延长单次充电的行驶距离。与使用纯硅片的电动车相比，搭载碳化硅芯片的电动车行驶距离平均延长6%。

为了满足日益增长的碳化硅功率半导体需求，2021年，博世在罗伊特林根晶圆厂建设了1000平方米的无尘车间。到2023年，博世还将在年底，建设3000平方米的无尘车间。新建的无尘车间将配备最先进的生产设施，采用自主研发的制造技术生产碳化硅半导体。为此，博世半导体专家充分利用了博世数十年的芯片制造专业经验。

博世路透根晶圆厂将继续扩张。

未来，博世作为唯一自主生产碳化硅芯片的汽车零部件供应商，计划用200毫米晶圆制造碳化硅半导体。与今天使用的150毫米晶圆相比，使用200毫米晶圆可以带来可观的规模经济。毕竟，单个晶圆在无数机器设备中完成数百个工艺步骤需要几个月的时间。“使用大尺寸晶圆进行生产，可以在一个生产周期内生产出更多的芯片，从而满足更多客户的需求。”克鲁格说。

小原子，大能量

碳化硅芯片的强大性能得益于小碳原子。在用于制造半导体的高纯硅的晶体结构中加入这种碳原子，可以使原材料具有特殊的物理性质，例如支持更高的开关频率。此外，碳化硅半导体的热损失仅为纯硅片的一半，因此可以提高电动汽车的行驶里程。碳化硅芯片对于800 V电压系统也非常重要，可以加快充电速度，提高产品性能。由于碳化硅芯片散发的热量显著降低，可以节省电力电子设备的冷却成本，减轻电动车本身的重量，降低整车的成本。

博世是唯一一家自主生产碳化硅芯片的汽车零部件供应商。

未来，博世将为全球客户提供碳化硅功率半导体。这些产品可以是单芯片或内置集成解决方案的形式，如电力电子或桥梁。得益于更高效的整体系统设计，集电机、逆变器、减速器于一体的电桥最高效率可达96%，为动力总成系统提供更多的能量冗余，从而进一步提升行驶里程。