Semiconductores de carburo de silicio Bosch

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Aportan más potencia a los motores eléctricos.
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Cada vehículo que sale de la línea de producción contiene más de 50 semiconductores. Los nuevos microchips de carburo de silicio (SiC) que ha desarrollado Bosch ayudarán a que la electromovilidad de un gran salto. En el futuro, los chips fabricados con este material marcarán el ritmo de la electrónica de potencia, el centro de mando de los vehículos eléctricos e híbridos. En comparación con los chips de silicio utilizados hasta ahora, los semiconductores de SiC presentan una mejor conductividad eléctrica. Esto permite frecuencias de conmutación más altas, al mismo tiempo que garantiza que se disipe mucha menos energía en forma de calor. “Los semiconductores de carburo de silicio aportan más potencia a los motores eléctricos. Para los conductores, esto significa un aumento del 6 por ciento en la autonomía”, explica Harald Kröger, miembro del Consejo de Administración de Bosch. La compañía fabrica esta nueva generación de chips semiconductores en su planta de Reutlingen, 40 kilómetros al sur de Stuttgart. En ella, la empresa ha estado produciendo millones de microchips al día durante décadas.

SiC: un impulsor para la electromovilidad

Los semiconductores de carburo de silicio establecen nuevos estándares para la velocidad de conmutación, la pérdida de calor y el tamaño. Todo comienza con átomos de carbono adicionales, que se introducen en la estructura cristalina del silicio ultrapuro utilizado para fabricar los semiconductores. El enlace químico creado de esta manera, convierte a los chips semiconductores en auténticas potencias. Especialmente para su aplicación en los vehículos eléctricos e híbridos, supone numerosas ventajas. En electrónica de potencia se garantiza que se pierda un 50 por ciento menos de energía en forma de calor. Este ahorro se traduce en una electrónica de potencia más eficiente y mayor energía para el motor eléctrico. Los conductores pueden conducir un 6% más con la misma carga de batería. Alternativamente, los fabricantes de automóviles pueden hacer que la batería sea más pequeña para una autonomía determinada. Esto reduce el coste del componente más caro de un coche eléctrico, lo que a su vez reduce el precio del vehículo.

Con esta tecnología de carburo de silicio Bosch amplía sistemáticamente sus conocimientos sobre semiconductores. En el futuro, la empresa utilizará los semiconductores de SiC en su propia electrónica de potencia. Para sus clientes, esto reúne lo mejor de ambos mundos, ya que Bosch es el único proveedor de automóviles que también fabrica semiconductores.

Ya sea en airbags, pretensores de cinturón, sistemas de control de crucero, sensores de lluvia o sistemas de propulsión, apenas hay campos en la tecnología de automoción moderna que no dependa de los microchips. En 2018, el valor de los chips en un coche medio era de unos 370 dólares (337 euros) (fuente: ZVEI). Mientras que esta cantidad está creciendo entre un 1 y un 2 por ciento anualmente para aplicaciones no relacionadas con el infoentretenimiento, la conectividad, la automatización y la electrificación, un vehículo eléctrico equipa adicionalmente chips semiconductores adicionales por valor de 450 dólares (410 euros) de media. Los expertos prevén que esta cifra volverá a aumentar en unos 1.000 dólares (910 euros) como consecuencia de la conducción automatizada. Esto hace que el mercado de la automoción sea uno de los motores del crecimiento en el sector de los semiconductores. Con sus fábricas de semiconductores en Reutlingen y Dresde, Bosch está preparada para estos avances: “Nuestros conocimientos sobre semiconductores nos ayudan no solo a desarrollar nuevas funciones de automoción y aplicaciones de IoT, sino también a mejorar continuamente los propios chips”, afirma Kröger.

Mayor competitividad

Convertir los discos circulares de silicio o carburo de silicio -las obleas- en chips semiconductores implica un elaborado proceso de fabricación que puede durar hasta 14 semanas. En varios procesos químicos y físicos, las obleas adquieren estructuras ultrafinas que posteriormente conforman los diminutos chips, cada uno de los cuales mide solo unos pocos milímetros. En junio de 2018, Bosch colocó la primera piedra de su moderna fábrica de semiconductores en Dresde. Sus actividades de fabricación utilizarán obleas con un diámetro de 300 milímetros. Esto supone significativamente más chips de una oblea y, en consecuencia, mayores economías de escala que con los semiconductores basados en la tecnología de 150 y 200 milímetros. Bosch produce estas obleas en Reutlingen, donde también fabricará los nuevos chips de SiC. Las fábricas de obleas de Reutlingen y Dresde se complementan a la perfección, lo que le permite a la compañía reforzar aún más su competitividad.

En su fábrica de obleas en Dresde, Bosch invierte alrededor de mil millones de euros, la mayor inversión individual en la historia de la empresa. En la fábrica se están implantando actualmente instalaciones en las salas blancas. Está previsto que los primeros empleados empiecen a trabajar en primavera de 2020. Bosch operará la planta como un lugar neutro en cuanto a emisiones de carbono.

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