Più autonomia per la mobilità elettrica: Bosch avvia la produzione in serie di chip in carburo di silicio

La produzione in serie dei chip Bosch al carburo di Silicio sta partendo

Chip Bosch al carburo di Silicio nel segno dell’efficienza

Si sta avviando la produzione in serie dei chip Bosch al carburo di Silicio, un traguardo importante per il componentista tedesco e per l’intera industria automotive. Questi dispositivi di potenza sono più complicati da fabbricare – la produzione del carburo di Silicio richiede temperature fino a 2.500 gradi – ma danno molti importanti vantaggi per la mobilità elettrica. I chip Bosch al carburo di Silicio, come gli altri costruiti con questa tecnologia, promettono un aumento dell’autonomia di circa il 6% rispetto alle automobili con circuiti elettronici dotati di semiconduttori tradizionali. La fabbricazione della materia prima con la quale si fanno i chip al carburo di Silicio (SiC) è, come detto, complicata a farsi ma semplice a descriversi, dato che prevede l’addizione di atomi di Carbonio al reticolo cristallino del Silicio ultrapuro che è il materiale base per la costruzione dei semiconduttori.

Grandi investimenti per i chip Bosch al carburo di Silicio

Queste ‘impurezze’ conferiscono proprietà speciali ai dispositivi costruiti con il carburo di Silicio: i transistor e i diodi possono lavorare a frequenze di commutazione più alte rispetto ai chip convenzionali, dote molto apprezzata negli inverter. La dissipazione di energia sotto forma di calore è la metà di quella dei semiconduttori classici e sopportano bene alte temperature e tensioni elevate. La combinazione di queste caratteristiche innalza il rendimento, aumentando così l’autonomia dei veicoli elettrici, e diminuisce le esigenze di raffreddamento dei circuiti, semplificando e alleggerendo i sistemi di regolazione della temperatura. Questo diminuisce il peso e il costo dei veicoli elettrici. Questi chip sono particolarmente adatti ai sistemi a 800 volt, nei quali consentono una ricarica più rapida e prestazioni migliori. La combinazione di motore elettrico, trasmissione ed elettronica di potenza con chip SiC può raggiungere l’incredibile efficienza complessiva del 96%. Per soddisfare la domanda in forte aumento di questi semiconduttori, già nel 2021 sono stati aggiunti altri 1.000 metri quadrati allo spazio della camera bianca (è l’ambiente superpulito e privo di vibrazioni nel quale si effettuano le lavorazioni più delicate) nella fabbrica Bosch di Reutlingen, presso la quale si fabbricano i wafer; altri 3.000 metri quadrati verranno aggiunti entro la fine del 2023.

I chip Bosch al carburo di Silicio in un mercato un ebollizione

La domanda globale di semiconduttori di potenza in carburo di Silicio è prevista in forte aumento: la società di ricerche di mercato Yole stima che, da qui al 2025, il valore dei chip SiC nel suo complesso crescerà in media del 30% l’anno fino a superare i 2,5 miliardi di dollari. L’impiego nel settore automotive, che varrà circa 1,5 miliardi di dollari, dovrebbe fare la parte del leone. Harald Kroeger, membro del consiglio di amministrazione di Robert Bosch GmbH, pensa che “il futuro dei semiconduttori in carburo di Silicio sarà brillante. Vogliamo diventare un leader globale nella produzione di chip SiC per l’elettromobilità. Questi semiconduttori di potenza fanno un uso particolarmente efficiente dell’energia e danno vantaggi molto evidenti nelle applicazioni ad alta intensità energetica come i veicoli elettrici“. Lo sviluppo dei processi di produzione dei chip Bosch al carburo di Silicio è supportato dal Ministero tedesco per gli affari economici e l’energia (BMWi) come parte del programma ‘Important Project of Common European Interest (IPCEI) Microelectronics’.

L’evoluzione produttiva dei chip Bosch al carburo di Silicio

Bosch è attualmente l‘unico fornitore automobilistico a produrre i propri chip di carburo di silicio e prevede di passare dagli attuali wafer da 150 millimetri a quelli a 200 millimetri. I wafer sono le ‘fette’ di materiale semiconduttore sulle quali vengono creati i chip: producendone di più grandi si possono creare più chip per ogni ciclo di produzione, cosa molto importante considerando il fatto che la durata di questi cicli si misura in diversi mesi. I chip Bosch al carburo di Silicio troveranno quindi impiego in sempre più modelli di costruttori diversi.

Nicodemo Angì