博世最新研发的碳化硅微芯片
新型碳化硅微芯片
如今，所有汽车都配备了半导体。每一辆出厂汽车拥有超过50个半导体。博世最新研发的新型碳化硅（SiC）微芯片将助力电动车实现质的飞跃。未来，由这种非常规材料制成的芯片将引领电动车和混合动力汽车的控制系统，即功率电子器件的发展。与目前使用的硅芯片相比，碳化硅具有更好的导电性，在实现更高的开关频率的同时保持更低的热损耗。“碳化硅半导体为电机提供更多动力。对于驾驶员来说，这意味着车辆续航里程能够增加6%。”博世集团董事会成员Harald Kröger先生表示。位于斯图加特以南25英里的博世罗伊特林根工厂将生产这一新型半导体芯片。该工厂数十年来每日平均生产交付的微芯片超过几百万个。
博世罗伊特林根工厂将生产碳化硅微芯片
碳化硅半导体为芯片的开关速度、热损耗和尺寸大小设立了新的行业基准。这一切都归功于一些额外的碳原子，这些碳原子被引入生产半导体的超纯硅晶体结构中。以这种方式产生的化学键能够让半导体芯片变成真正的动力源。这一新型半导体材料在电动车和混合动力车中应用之后，其优势十分突出。在功率电子器件中，碳化硅微芯片能够让热损耗减少50%左右。这将直接提高功率电子器件的能效，以及为电机提供更多动力，从而提升电池的续航里程。单次充电就能够让驾驶员的电动车续航里程提高6%。通过这种方式，博世有助于减少潜在电动车购买者的里程焦虑：近二分之一的消费者（42%）因为担心电池会在驾驶途中耗尽而决定不购买电动车。在德国，这一担忧则更为普遍，甚至影响了69％的消费者（来源：Consors Finanz Automobile Barometer 2019）。换句话说，汽车制造商能够以更小尺寸的电池实现同等的续航里程，降低电池这一电动车最为昂贵的零部件成本，从而降低汽车的价格。“碳化硅半导体将改变电动车行业。”Harald Kröger补充道。原因在于碳化硅的应用还能进一步节省车辆的潜在成本：芯片热损耗的大大降低以及能在更高的工作温度下运作，意味着汽车制造商能够节省在车辆动力总成系统组件冷却上所耗费的高昂成本。这对电动车的车身重量和生产成本均会产生积极影响。
博世：集半导体和汽车产业双边优势于一身
凭借碳化硅技术，博世正在系统性地拓展其在半导体产业上的专业技能。博世未来将在自制功率电子器件中使用碳化硅芯片。对客户而言，博世是唯一一家能够集合半导体生产和汽车零部件供应双边优势的企业。Harald Kröger说：“基于我们对电动车系统已有的深入了解，碳化硅技术的优势能直接应用于我们零部件和系统的研发。”作为汽车半导体的全球领先制造商之一，博世在这一领域拥有超过50年经验和独特优势。除功率半导体外，博世半导体还包括微机电系统（MEMS）和专用集成电路（ASICs）。
无论是安全气囊、安全带张紧器、巡航控制系统、雨量传感器还是动力总成，现代汽车技术中几乎没有一个领域不需要微芯片。2018年，一辆普通汽车中芯片的价值约为370美元（约合337欧元）（来源：ZVEI）。与车载信息娱乐、智能网联、自动化和电气化无关的应用所需芯片价值每年以1%到2%的速度增长，平均而言，一辆电动车上的附加半导体芯片价值约450美元（约合410欧元）。据专家预测，这一数值还将随着自动驾驶的发展而进一步提升约1000美元（约合910欧元）。由此，汽车市场将成为半导体行业增长的驱动力之一。此外，诸如人工智能、网络安全、智慧城市、边缘计算、智能家居和互联领域等物联网核心应用将会进一步推动半导体行业的未来发展。凭借在罗伊特林根和德累斯顿的半导体生产工厂，博世已经为这些未来增长机遇做好了充分的准备：“我们在半导体行业的专业技能不仅可以帮助我们研发新的汽车功能及物联网应用，还能够不断优化芯片本身，”Harald Kröger说道。
博世：不断增强市场竞争力
将硅或碳化硅晶圆转化为半导体芯片，涉及到十分复杂的工业制造过程，生产周期可长达14周之久。经过一系列化学和物理过程，晶圆会获得超微结构，随后可被加工制作成为微芯片。每枚微芯片的尺寸仅为几毫米。2018年6月，博世在德累斯顿开始建造一座先进的半导体生产工厂。其生产制造将使用直径为300毫米的晶片。与使用150毫米和200毫米晶片技术来生产半导体相比，300毫米晶片能够产生更多的芯片，即可以实现更好的规模生产效益。博世在罗伊特林根的工厂除了生产150毫米和200毫米晶片以外，还将生产新的碳化硅芯片。罗伊特林根工厂和德累斯顿晶圆厂能够形成良好的优势互补关系。这将使博世进一步增强其市场竞争力。“半导体是所有电子系统的核心元件，同时还将数据变成了未来不可多得的原料。随着半导体在行业领域中重要性的提升，我们希望不断拓宽我们的制造业务，”Harald Kröger表示。博世在德累斯顿晶圆厂将投资约10亿欧元。这是博世历史上总额最大的单笔投资。德累斯顿晶圆厂的无尘车间目前正在安装相应设施。首批员工计划于2020年春季开始工作。博世将在该工厂实现碳中和。
