碳化硅（SiC）半導體具有體積小、效率高、功率密度大的顯著優勢。經過多年的研發，博世目前準備開始大規模量產由碳化硅這一創新材料制成的功率半導體，以提供給全球各大汽車生產商。未來，越來越多的量產車將搭載博世生產的碳化硅芯片。“碳化硅半導體擁有廣闊的發展前景，博世希望成為全球領先的電動出行碳化硅芯片生產供應商。”博世集團董事會成員Harald Kroeger表示。

博世碳化硅晶圓

作為全球領先的技術和服務供應商，博世于兩年前宣布將繼續推進碳化硅芯片研發并實現量產。為實現這一目標，博世自主開發了極為復雜的制造工藝流程，并于2021年初開始生產用于客戶驗證的樣品。“得益于電動出行領域的蓬勃發展，博世接到了相當多的碳化硅半導體訂單。”Kroeger說道。

未來，博世還將繼續擴大碳化硅功率半導體的產能，旨在將產出提高至上億顆的水平。為此，博世已經開始擴建羅伊特林根工廠的無塵車間，同時著手研發功率密度更高的第二代碳化硅芯片，預計將于2022年投入大規模量產。

博世羅伊特林根晶圓廠

博世在碳化硅半導體制造工藝上的研發創新也得到了德國聯邦經濟事務和能源部（BMWi）的支持，成為“歐洲共同利益重大項目（IPCEI）”中微電子領域的一部分。“多年來，我們一直為企業提供支持，發展德國半導體制造產業。博世在半導體生產領域的高度創新，不僅強化了歐洲微電子的生態系統，也進一步提高了微電子行業在數字化發展關鍵領域的獨立性。”德國聯邦經濟事務和能源部部長Peter Altmaier表示。

提高行駛里程的關鍵

在全球，碳化硅功率半導體的需求量不斷攀升。由市場調研咨詢公司Yole發布的預測顯示，從現在到2025年，碳化硅市場每年的增速將達到30%，市場規模將超過25億美元。當規模達到15億美元時，搭載碳化硅器件的汽車將占據市場主導地位。“碳化硅功率半導體的效率極高，其優勢在電動出行等能源密集型應用中愈發明顯。”Kroeger說道。

在電動汽車動力電子設備領域，碳化硅芯片的配置能有效延長單次充電的行駛距離。與使用純硅芯片的電動汽車相比，搭載碳化硅芯片的電動汽車行駛距離平均延長了6%。

為滿足日益增長的碳化硅功率半導體需求，2021年，博世已在羅伊特林根晶圓工廠增建了1000平方米無塵車間。到2023年底，博世還將新建3000平方米無塵車間。新建的無塵車間將配備最先進的生產設施，并使用自主開發的制造工藝生產碳化硅半導體。為此，博世的半導體專家們充分利用了博世長達幾十年的芯片制造專業經驗。

博世羅伊特林根晶圓工廠將繼續擴建

在未來，博世作為唯一一家自主生產碳化硅芯片的汽車零部件供應商，計劃使用200毫米晶圓制造碳化硅半導體。相比于如今使用的150毫米晶圓，使用200毫米晶圓能夠帶來可觀的規模效益。畢竟，單個晶圓需花費數月時間才能在無數機器設備中完成上百個工藝步驟。“使用大尺寸晶圓進行生產能在一個生產周期內制造更多芯片，進而滿足更多客戶的需求。”Kroeger表示。

小原子，大能量

碳化硅芯片的強大的性能，要歸功于小小的碳原子。把這種碳原子加入用于制造半導體的高純硅晶體結構，能讓原材料擁有特殊的物理性質，例如支持更高的切換頻率。此外，碳化硅半導體熱能損失僅有純硅芯片的一半，因此能夠提高電動汽車的行駛里程。碳化硅芯片對800伏電壓系統也至關重要，它能加快充電速度、提升產品性能。由于碳化硅芯片散發的熱量顯著減少，能節約動力電子設備冷卻成本、減輕電動汽車自身的重量，同時降低整車的成本。

博世是唯一自主生產碳化硅芯片的汽車零部件供應商

未來，博世將向全球客戶提供碳化硅功率半導體，產品形式可以是單個芯片，也可以內置在動力電子設備或電橋這類整體解決方案中。得益于更高效的整體系統設計，把電機、逆變器和減速器合為一體的電橋最高效率能達到96%，為動力總成系統提供了更多能量冗余，從而進一步提高行駛里程。

原文標題：半導體 | 提高標準行駛里程：博世開啟碳化硅芯片大規模量產計劃

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