Bosch Perluas Output Chip Silicon Carbide
REUTLINGEN, Jerman – Mereka kecil, kuat, dan sangat efisien:semikonduktor yang terbuat dari silikon karbida (SiC). Setelah beberapa tahun pengembangan, Bosch kini memulai produksi volume semikonduktor daya yang terbuat dari bahan tersebut, memasok produsen otomotif di seluruh dunia.
Di masa depan, semakin banyak kendaraan produksi akan menampilkan chip ini. “Masa depan semikonduktor silikon karbida cerah. Kami ingin menjadi pemimpin global dalam produksi chip SiC untuk elektromobilitas,” kata Harald Kroeger, anggota dewan manajemen Robert Bosch GmbH.
Dua tahun lalu, pemasok teknologi dan layanan telah mengumumkan bahwa mereka akan mendorong pengembangan chip SiC dan memasuki produksi. Untuk ini, Bosch telah mengembangkan proses manufakturnya sendiri yang kompleks, yang telah digunakan untuk memproduksi semikonduktor khusus sejak awal tahun 2021 – awalnya sebagai sampel untuk validasi pelanggan.
“Buku pesanan kami penuh, berkat ledakan elektromobilitas,” kata Kroeger. Di masa depan, Bosch bermaksud untuk memperluas kapasitas produksinya untuk semikonduktor daya SiC ke volume unit yang mencapai ratusan juta. Dengan pemikiran ini, perusahaan telah mulai memperluas ruang kamar bersih di pabrik Reutlingen.
Secara paralel, pekerjaan juga sedang dilakukan pada chip SiC generasi kedua, yang akan menjadi lebih efisien dan harus siap untuk produksi volume pada tahun 2022. Bosch menerima dukungan untuk pengembangan proses manufaktur inovatif untuk semikonduktor SiC ini dari Kementerian Federal Jerman untuk Urusan Ekonomi dan Energi (BMWi) sebagai bagian dari program “Proyek Penting untuk Kepentingan Bersama Eropa (IPCEI) Mikroelektronika”.
“Selama beberapa tahun sekarang, kami telah memberikan dukungan untuk membantu membangun produksi semikonduktor di Jerman. Produksi semikonduktor Bosch yang sangat inovatif memperkuat ekosistem mikroelektronika di Eropa dan merupakan langkah lebih lanjut menuju kemandirian yang lebih besar di bidang utama digitalisasi ini,” kata Peter Altmaier, menteri federal Jerman untuk urusan ekonomi.
Di seluruh dunia, permintaan untuk semikonduktor daya silikon karbida meningkat. Perkiraan oleh riset pasar dan perusahaan konsultan Yole menunjukkan bahwa, antara sekarang dan 2025, pasar SiC secara keseluruhan akan tumbuh rata-rata 30 persen per tahun menjadi lebih dari $2,5 miliar. Dengan nilai sekitar $1,5 miliar, pasar mobil SiC diperkirakan akan menjadi bagian terbesar.
“Semikonduktor daya silikon karbida membuat penggunaan energi yang sangat efisien. Keunggulan bahan ini benar-benar muncul dalam aplikasi intensif energi seperti elektromobilitas, ”kata Kroeger. Dalam elektronika daya kendaraan listrik, chip silikon karbida memastikan bahwa pengemudi dapat berkendara lebih jauh secara signifikan dengan sekali pengisian baterai – rata-rata sekitar 6 persen lebih jauh dibandingkan dengan rekan-rekan silikon murni mereka.
Untuk memenuhi permintaan semikonduktor ini yang terus meningkat, tambahan 10.764 kaki persegi telah ditambahkan ke ruang bersih di pabrik wafer Bosch di Reutlingen pada tahun 2021. 32.292 kaki persegi lainnya akan ditambahkan pada akhir tahun 2023.
Ruang baru akan menampung fasilitas produksi canggih untuk pembuatan semikonduktor silikon karbida menggunakan proses yang dikembangkan di rumah. Untuk mencapai hal ini, para ahli semikonduktor Bosch membangun keahlian mereka selama puluhan tahun dalam pembuatan chip.
Di masa depan, perusahaan - kebetulan satu-satunya pemasok otomotif yang memproduksi chip silikon karbida sendiri - berencana untuk memproduksi semikonduktor pada wafer 8 inci. Dibandingkan dengan wafer 6 inci saat ini, ini akan memberikan skala ekonomi yang cukup besar. Lagi pula, dibutuhkan beberapa bulan untuk satu wafer melewati beberapa ratus langkah proses di mesin yang tak terhitung jumlahnya. “Dengan memproduksi wafer yang lebih besar, kami dapat memproduksi lebih banyak chip secara signifikan dalam satu kali produksi dan dengan demikian memasok lebih banyak pelanggan,” kata Kroeger.
Rahasia di balik kinerja mengesankan chip SiC terletak pada atom karbon kecil. Memperkenalkannya ke dalam struktur kristal silikon ultra-murni yang umumnya digunakan untuk memproduksi semikonduktor memberikan sifat fisik khusus pada bahan mentah:misalnya, semikonduktor silikon karbida mendukung frekuensi switching yang lebih tinggi daripada chip silikon murni.
Terlebih lagi, mereka hanya kehilangan setengah energi dalam bentuk panas, sehingga meningkatkan jangkauan kendaraan listrik. Chip ini juga penting untuk sistem 800 volt, di mana chip ini memungkinkan pengisian ulang yang lebih cepat dan kinerja yang lebih baik. Karena chip SiC juga memancarkan lebih sedikit panas, elektronika daya membutuhkan lebih sedikit pendinginan yang mahal. Selain bobot, ini adalah cara lain untuk mengurangi biaya kendaraan listrik.
Di masa depan, Bosch akan memasok semikonduktor daya silikon karbida kepada pelanggan di seluruh dunia – baik sebagai chip individual dan dipasang di elektronika daya atau solusi lengkap seperti e-axle. Kombinasi motor listrik, gearbox, dan elektronika daya ini mencapai efisiensi hingga 96 persen berkat desain keseluruhan sistem yang lebih efisien. Ini menyisakan lebih banyak energi untuk powertrain, yang meningkatkan jangkauan.
