Bosch Memperluas Produksi Chip Karbida Silikon untuk Industri Otomotif
REUTLINGEN, Jerman – Mereka kecil, kuat, dan sangat efisien: semiconductor terbuat dari karbida silikon (SiC). Setelah beberapa tahun pengembangan, Bosch kini memulai produksi volume power semiconductor terbuat dari bahan ini, menyuplai produsen otomotif di seluruh dunia.
Di masa depan, lebih dan lebih kendaraan produksi akan memiliki chip-chip ini. “Masa depan untuk semiconductor karbida silikon cerah. Kami ingin menjadi pemimpin global dalam produksi chip SiC untuk elektromobilitas,” kata Harald Kroeger, anggota dewan manajemen Robert Bosch GmbH.
Dua tahun yang lalu, pemasok teknologi dan layanan telah mengumumkan bahwa akan mendorong pengembangan chip SiC dan memasuki produksi. Untuk ini, Bosch telah mengembangkan proses manufaktur kompleksnya sendiri, yang telah digunakan untuk memproduksi semiconductor khusus ini sejak awal tahun 2021 – awalnya sebagai sampel untuk validasi pelanggan.
“Buku pesanan kami penuh, berkat boom elektromobilitas,” kata Kroeger. Di masa depan, Bosch berniat untuk memperluas kapasitas produksi power semiconductor SiC ke volume unit yang mencapai ratusan juta. Dengan tujuan ini, perusahaan telah memulai perluasan ruang kamar bersih di pabrik Reutlingen.
Secara paralel, pekerjaan juga dilakukan pada generasi kedua chip SiC, yang akan lebih efisien dan seharusnya siap untuk produksi volume mulai tahun 2022. Bosch menerima dukungan untuk pengembangan proses manufaktur inovatif ini untuk semiconductor SiC dari Kementerian Ekonomi dan Energi Jerman (BMWi) sebagai bagian dari program “Important Project of Common European Interest (IPCEI) Microelectronics”.
“Selama beberapa tahun, kami telah memberikan dukungan untuk membantu mendirikan produksi semiconductor di Jerman. Produksi semiconductor yang inovatif dari Bosch memperkuat ekosistem mikroelektronik di Eropa dan adalah langkah lebih lanjut menuju kemandirian yang lebih besar dalam bidang kunci digitalisasi ini,” kata Peter Altmaier, menteri federal Jerman untuk urusan ekonomi.
Di seluruh dunia, permintaan akan power semiconductor karbida silikon meningkat. Perkiraan oleh perusahaan penelitian pasar dan konsultasi Yole menunjukkan bahwa, antara sekarang dan tahun 2025, pasar SiC secara keseluruhan akan tumbuh rata-rata 30 persen per tahun hingga lebih dari $2,5 miliar. Sekitar $1,5 miliar, pasar mobil SiC diperkirakan akan menanggung bagian terbesar.
“Power semiconductor karbida silikon menggunakan energi dengan sangat efisien. Keuntungan bahan ini benar-benar terlihat dalam aplikasi yang intensif energi seperti elektromobilitas,” kata Kroeger. Dalam elektronika daya kendaraan listrik, chip karbida silikon memastikan pengemudi dapat berkendara jauh lebih jauh dengan satu pengisian baterai – rata-rata sekitar 6 persen lebih jauh daripada counterparts silikon murni.
Untuk memenuhi permintaan yang terus meningkat akan semiconductor ini, tambahan 10.764 kaki persegi telah ditambahkan ke ruang kamar bersih di pabrik wafer Bosch di Reutlingen pada tahun 2021. Tambahan 32.292 kaki persegi akan ditambahkan sebelum akhir tahun 2023.
Ruang baru akan menempatkan fasilitas produksi terbaru untuk manufaktur semiconductor karbida silikon menggunakan proses yang dikembangkan internal. Untuk mencapai ini, ahli semiconductor Bosch membangun keahlian bertahun-tahun mereka dalam manufaktur chip.
Di masa depan, perusahaan – secara kebetulan satu-satunya pemasok otomotif yang memproduksi chip karbida silikon sendiri – berencana untuk memproduksi semiconductor pada wafer 8 inci. Dibandingkan wafer 6 inci saat ini, ini akan memberikan skala ekonomi yang signifikan. Lagi pula, memerlukan beberapa bulan untuk satu wafer melalui ratusan langkah proses dalam ratusan mesin. “Dengan memproduksi pada wafer yang lebih besar, kami dapat memproduksi jauh lebih banyak chip dalam satu siklus produksi dan oleh karena itu menyuplai lebih banyak pelanggan,” kata Kroeger.
Rahasia di balik performa yang mengesankan chip SiC terletak pada atom karbon kecil. Memasukannya ke dalam struktur kristal silikon ultra-murni yang umumnya digunakan untuk memproduksi semiconductor memberikan bahan baku sifat fisik khusus: misalnya, semiconductor karbida silikon mendukung frekvensi switching yang lebih tinggi daripada chip silikon murni.
Selain itu, mereka hanya kehilangan setengah energi dalam bentuk panas, sehingga meningkatkan jarak tempuh kendaraan listrik. Chip-chip ini juga penting untuk sistem 800 volt, di mana mereka memungkinkan pengisian ulang yang lebih cepat dan performa yang lebih baik. Karena chip SiC juga mengeluarkan panas yang jauh lebih sedikit, elektronika daya membutuhkan pendingin yang lebih murah. Selain berat, ini adalah cara lain untuk menurunkan biaya kendaraan listrik.
Di masa depan, Bosch akan menyuplai power semiconductor karbida silikon kepada pelanggan di seluruh dunia – baik sebagai chip individual maupun terinstal dalam elektronika daya atau solusi lengkap seperti e-axle. Kombinasi motor listrik, transmisi dan elektronika daya ini mencapai efisiensi hingga 96 persen berkat desain yang lebih efisien dari keseluruhan sistem. Ini menyisakan lebih banyak energi untuk rangka penggerak, yang meningkatkan jarak tempuh.
