碳化硅(SiC)半导体具有体积小、效率高、功率密度高等显著优点。经过多年的研发，博世现在正准备开始大规模生产由碳化硅(一种创新材料)制成的功率半导体，以供应给全球各大汽车制造商。未来会有越来越多的量产车搭载博世生产的碳化硅芯片。“碳化硅半导体发展前景广阔，博世希望成为全球领先的电动出行用碳化硅芯片供应商。”博世集团董事会成员Harald Kroeger表示。

博世碳化硅晶片

作为全球领先的技术和服务提供商，博世在两年前宣布将继续推进碳化硅芯片的研发并实现量产。为实现这一目标，博世自主研发了极其复杂的制造工艺，并于2021年初开始生产样品供客户验证。“得益于电动出行领域的蓬勃发展，博世获得了相当数量的碳化硅半导体订单。”克鲁格说。未来，博世将继续扩大碳化硅功率半导体的产能，目标是将产量提高到数亿的水平。正因如此，博世已经开始扩建Roetlingen工厂的无尘车间，同时开始研发功率密度更高的第二代碳化硅芯片，预计将于2022年投入量产。博世罗伊特林根晶圆厂

博世碳化硅半导体制造工艺的RD创新也得到了德国联邦经济事务和能源部(BMWi)的支持，成为“欧洲共同利益重大项目(IPCEI)”中微电子领域的一部分。“多年来，我们一直为企业在德国发展半导体制造业提供支持。博世在半导体生产领域的高度创新不仅强化了欧洲微电子生态系统，也进一步增强了微电子行业在数字化发展关键领域的独立性。”德国联邦经济事务和能源部长彼得·阿尔特迈尔(Peter Altmaier)说。增加里程的关键

在世界范围内，碳化硅功率半导体的需求正在上升。市场研究咨询公司Yole发布的预测显示，从现在到2025年，碳化硅市场的年增长率将达到30%，市场规模将超过25亿美元。当规模达到15亿美元时，配备碳化硅设备的汽车将主导市场。“碳化硅功率半导体的效率极高，在电动出行等能源密集型应用中优势越来越明显。”克鲁格说。在电动汽车电力电子设备领域，碳化硅芯片的配置可以有效延长单次充电的行驶距离。与使用纯硅芯片的电动汽车相比，配备碳化硅芯片的电动汽车的行驶距离平均延长了6%。为了满足对碳化硅功率半导体日益增长的需求，博世于2021年在Roetlingen晶圆厂增建了1000平方米的无尘车间。到2023年底，博世还将建成3000平方米的无尘车间。新建的无尘车间将配备最先进的生产设施，并将使用自主开发的制造技术生产碳化硅半导体。因此，博世的半导体专家充分利用了博世数十年的芯片制造专业经验。博世罗特林根晶圆厂将继续扩张。

未来，博世作为唯一自主生产碳化硅芯片的汽车零部件供应商，计划使用200mm晶圆制造碳化硅半导体。与现在使用的150mm晶圆相比，200mm晶圆可以带来可观的规模经济。毕竟，在众多的机器和设备中，单个晶片需要几个月才能完成数百个工艺步骤。“使用大尺寸晶圆进行生产，可以在一个生产周期内制造更多的芯片，从而满足更多客户的需求。”克鲁格说。小原子，大能量

碳化硅芯片的强大性能是因为碳原子小。在用于半导体制造的高纯硅的晶体结构中加入这样的碳原子，可以使原料具有特殊的物理性质，比如支持更高的开关频率。此外，碳化硅半导体的热损耗只有纯硅片的一半，因此可以提高电动车的续驶里程。碳化硅芯片对于800 V电压系统也很重要，可以加快充电速度，提高产品性能。由于碳化硅芯片散发的热量显著减少，可以节省电力电子设备的冷却成本，降低电动车本身的重量，降低整车成本。博世是唯一独立生产碳化硅芯片的汽车零部件供应商。

未来，博世将向全球客户提供碳化硅功率半导体，产品形式可以是单个芯片，也可以内置在动力电子设备或电桥这类整体解决方案中。得益于更高效的整体系统设计，把电机、逆变器和减速器合为一体的电桥最高效率能达到96%，为动力总成系统提供了更多能量冗余，从而进一步提高行驶里程。