作為全球領(lǐng)先的技術(shù)和服務(wù)供應商，博世于兩年前宣布將繼續推進(jìn)碳化硅芯片研發(fā)并實(shí)現量產(chǎn)。為實(shí)現這一目標，博世自主開(kāi)發(fā)了極為復雜的制造工藝流程，并于2021年初開(kāi)始生產(chǎn)用于客戶(hù)驗證的樣品。“得益于電動(dòng)出行領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，博世接到了相當多的碳化硅半導體訂單。”Kroeger說(shuō)道。未來(lái)，博世還將繼續擴大碳化硅功率半導體的產(chǎn)能，旨在將產(chǎn)出提高至上億顆的水平。

　　為此，博世已經(jīng)開(kāi)始擴建羅伊特林根工廠(chǎng)的無(wú)塵車(chē)間，同時(shí)著(zhù)手研發(fā)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(chǎn)。博世在碳化硅半導體制造工藝上的研發(fā)創(chuàng )新也得到了德國聯(lián)邦經(jīng)濟事務(wù)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(lǐng)域的一部分。“多年來(lái)，我們一直為企業(yè)提供支持，發(fā)展德國半導體制造產(chǎn)業(yè)。博世在半導體生產(chǎn)領(lǐng)域的高度創(chuàng )新，不僅強化了歐洲微電子的生態(tài)系統，也進(jìn)一步提高了微電子行業(yè)在數字化發(fā)展關(guān)鍵領(lǐng)域的獨立性。”德國聯(lián)邦經(jīng)濟事務(wù)和能源部部長(cháng)Peter Altmaier表示。

　　提高行駛里程的關(guān)鍵

　　在全球，碳化硅功率半導體的需求量不斷攀升。由市場(chǎng)調研咨詢(xún)公司Yole發(fā)布的預測顯示，從現在到2025年，碳化硅市場(chǎng)每年的增速將達到30%，市場(chǎng)規模將超過(guò)25億美元。當規模達到15億美元時(shí)，搭載碳化硅器件的汽車(chē)將占據市場(chǎng)主導地位。“碳化硅功率半導體的效率極高，其優(yōu)勢在電動(dòng)出行等能源密集型應用中愈發(fā)明顯。”Kroeger說(shuō)道。

　　在電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電子設備領(lǐng)域，碳化硅芯片的配置能有效延長(cháng)單次充電的行駛距離。與使用純硅芯片的電動(dòng)汽車(chē)相比，搭載碳化硅芯片的電動(dòng)汽車(chē)行駛距離平均延長(cháng)了6%。為滿(mǎn)足日益增長(cháng)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(chǎng)增建了1000平方米無(wú)塵車(chē)間。到2023年底，博世還將新建3000平方米無(wú)塵車(chē)間。新建的無(wú)塵車(chē)間將配備最先進(jìn)的生產(chǎn)設施，并使用自主開(kāi)發(fā)的制造工藝生產(chǎn)碳化硅半導體。為此，博世的半導體專(zhuān)家們充分利用了博世長(cháng)達幾十年的芯片制造專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗。在未來(lái)，博世作為唯一一家自主生產(chǎn)碳化硅芯片的汽車(chē)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(lái)可觀(guān)的規模效益。畢竟，單個(gè)晶圓需花費數月時(shí)間才能在無(wú)數機器設備中完成上百個(gè)工藝步驟。“使用大尺寸晶圓進(jìn)行生產(chǎn)能在一個(gè)生產(chǎn)周期內制造更多芯片，進(jìn)而滿(mǎn)足更多客戶(hù)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(zhì)，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(dòng)汽車(chē)的行駛里程。碳化硅芯片對800伏電壓系統也至關(guān)重要，它能加快充電速度、提升產(chǎn)品性能。由于碳化硅芯片散發(fā)的熱量顯著(zhù)減少，能節約動(dòng)力電子設備冷卻成本、減輕電動(dòng)汽車(chē)自身的重量，同時(shí)降低整車(chē)的成本。

　　未來(lái)，博世將向全球客戶(hù)提供碳化硅功率半導體，產(chǎn)品形式可以是單個(gè)芯片，也可以?xún)戎迷趧?dòng)力電子設備或電橋這類(lèi)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(dòng)力總成系統提供了更多能量冗余，從而進(jìn)一步提高行駛里程。