Bosch je připraven na skok v technologii e-mobility

Reutlingen a Drážďany, Německo – V dnešní době jsou všechna auta vybavena polovodiči. V každém vozidle, které opustí výrobní linku, je jich více než 50. Nové mikročipy vyrobené z karbidu křemíku (SiC), které vyvinula společnost Bosch, nyní pomohou elektromobilitě udělat velký krok vpřed. V budoucnosti budou čipy vyrobené z tohoto mimořádného materiálu udávat tempo ve výkonové elektronice - velitelském centru pro elektrická a hybridní vozidla. Ve srovnání s dosud používanými křemíkovými čipy mají polovodiče SiC lepší elektrickou vodivost. To umožňuje vyšší spínací frekvence a zároveň je zajištěno, že se rozptýlí mnohem méně energie ve formě tepla. „Díky polovodičům z karbidu křemíku mají elektromotory více energie. Pro motoristy to znamená prodloužení dojezdové vzdálenosti o 6 procent,“ uvádí Harald Kröger, člen představenstva společnosti Bosch. Bosch vyrábí novou generaci polovodičových čipů ve svém závodě v Reutlingenu, 25 km jižně od Stuttgartu. V tomto závodě společnost už po desetiletí produkuje několik milionů mikročipů každý den.

SiC: posilovač e-mobility

Polovodiče vyrobené z karbidu křemíku nastavily nové standardy pro rychlost spínání, tepelné ztráty a velikost. Všechno to začíná dodatečnými atomy uhlíku, které se zavádějí do krystalické struktury ultračistého křemíku použitého k výrobě polovodičů. Chemická vazba vytvořená tímto způsobem přemění polovodičové čipy na skutečné elektrárny. Zejména pro aplikace v elektrických a hybridních vozidlech to znamená řadu výhod. Ve výkonové elektronice zajišťují, že se ztráty ve formě tepla sníží o 50 procent. Tato úspora se promítá do účinnější výkonové elektroniky a více energie pro elektromotor a tím i do dojezdové vzdálenosti baterií. Motoristé mohou na jedno nabití baterie ujet o 6 procent delší vzdálenost. Tímto způsobem Bosch řeší jeden z kamenů úrazu pro potenciální kupce elektromobilů: téměř jeden ze dvou spotřebitelů (42 procent) se rozhodne nezakoupit si elektrické vozidlo kvůli obavám z vybití baterie během cesty. V Německu je tato obava ještě silnější a týká se 69 procent spotřebitelů (zdroj: Consors Finanz Automobile Barometer 2019). Alternativně mohou výrobci automobilů pro danou dojezdovou vzdálenost vyrábět menší baterii. Tím se snižují náklady na nejdražší komponentu elektrického pohonu, čímž se ve výsledku sníží i cena vozidla. „Polovodiče z karbidu křemíku trvale změní elektromobilitu," říká Kröger. Důvodem je, že nová technologie nabízí do budoucna další potenciál úspor: výrazně nižší tepelné ztráty čipů v kombinaci s jejich schopností pracovat při mnohem vyšších provozních teplotách znamenají, že výrobci mohou redukovat nákladné chlazení součástí pohonu. To má zase pozitivní dopad na hmotnost a cenu elektrických vozidel.

Bosch je v automobilovém a polovodičovém průmyslu jako doma

Díky této technologii karbidu křemíku Bosch systematicky rozšiřuje své know-how v oblasti polovodičů. Společnost bude v budoucnu používat polovodiče SiC ve své vlastní výkonové elektronice. Pro její zákazníky to znamená spojení toho nejlepšího z obou světů, protože Bosch je jediným dodavatelem v automobilovém průmyslu, který také vyrábí polovodiče. „Díky našemu hlubokému porozumění systémům v elektromobilitě se mohou výhody technologie karbidu křemíku odrazit přímo na vývoji komponentů a systémů,“ říká Kröger. Jako jeden z předních výrobců automobilových polovodičů těží společnost Bosch z této celosvětově jedinečné výhody téměř 50 let. Kromě výkonových polovodičů jde o mikroelektromechanické systémy (MEMS) a zákaznické integrované obvody (ASIC).

Ať už jde o airbagy, napínače bezpečnostních pásů, tempomaty, dešťové senzory nebo hnací ústrojí, v moderní automobilové technologii existuje jen málo oblastí, které se nespoléhají na mikročipy. V roce 2018 byly v průměrném automobilu čipy v hodnotě kolem 370 dolarů (337 EUR) (zdroj: ZVEI). Zatímco tato částka roste ročně o 1 až 2 procenta u aplikací, které nesouvisejí s infotainmentem, konektivitou, automatizací a elektrifikací, v průměru má elektrické vozidlo na palubě další polovodičové čipy v hodnotě 450 dolarů (410 EUR). Odborníci předpovídají, že toto číslo se v důsledku automatizovaného řízení opět zvýší přibližně o 1 000 dolarů (910 EUR). Díky tomu je automobilový trh jednou z hnacích sil růstu v polovodičovém odvětví. Další růst v této oblasti budou pohánět klíčové aplikace internetu věcí, jako jsou umělá inteligence, kybernetická bezpečnost, chytrá města, edge computing, chytré domácnosti a propojený průmysl. Se svými továrnami na výrobu polovodičů v Reutlingenu a Drážďanech je společnost Bosch na tento vývoj dobře připravena: „Naše know-how v oblasti polovodičů nám pomáhá nejen vyvíjet nové automobilové funkce a aplikace IoT, ale také neustále zlepšovat samotné čipy,“ říká Kröger.

Bosch posiluje svou konkurenceschopnost

Proměna kruhových disků z křemíku nebo karbidu křemíku - destiček - na polovodičové čipy vyžaduje komplikovaný výrobní proces, který může zabrat až 14 týdnů. V několika chemických a fyzikálních procesech získávají destičky ultrajemné struktury, které následně vytvoří drobné třísky, z nichž každá měří jen několik milimetrů. V červnu 2018 položila společnost Bosch základní kámen pro svou nejmodernější továrnu na výrobu polovodičů v Drážďanech. Pro výrobní operace budou používány destičky o průměru 300 milimetrů. To znamená výrazně více čipů z jedné destičky a odpovídající výraznější úspory z rozsahu než u polovodičů založených na technologii 150 a 200 milimetrů. Tyto destičky vyrábí Bosch v Reutlingenu, kde také bude vyrábět nové SiC čipy. Továrny na výrobu destiček v Reutlingenu a Drážďanech se dokonale doplňují. To umožňuje společnosti Bosch dále posilovat její konkurenceschopnost. „Polovodiče jsou základní součástí všech elektrických systémů. Zároveň přeměňují data na vyhledávanou surovinu budoucnosti. Vzhledem k tomu, že jsou v našich oborech činnosti stále důležitější, chceme neustále rozšiřovat naše výrobní operace,“ říká Kröger. Do továrny na výrobu destiček v Drážďanech investuje Bosch zhruba miliardu eur, což je největší jednorázová investice v historii společnosti. Momentálně se v továrně instalují zařízení v čistých prostorech. První zaměstnanci začnou pracovat na jaře roku 2020. Bosch bude provozovat závod jako uhlíkově neutrální.

Kontakt pro novináře:
Annett Fischer,
Telefon: +49 711 811-6286
Twitter: @Annett__Fischer