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碳化矽半导体可提升电动车效率 博世让电动交通科技往前迈进一步
 

【CTIMES/SmartAuto 报导】   2019年10月25日 星期五

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现今汽车已大量使用半导体。实际上,每一台新车使用超过50颗半导体。博世开发的新型碳化矽(SiC)晶片,将让电动交通再向前迈进一大步。未来此种特殊材料所制造的晶片将会引领电动车与油电混合车控制器的电力电子技术的发展。

博世罗伊特林根的晶圆厂制造的新型碳化矽 (SiC) 晶片
博世罗伊特林根的晶圆厂制造的新型碳化矽 (SiC) 晶片

与传统矽晶片比较,碳化矽晶片的导电性更隹,因此不但可以提高能源转换率,以热形式散失的能源也会比较少。博世董事会成员Harald Kroeger表示:「碳化矽半导体可提升电动马达功率,对汽车驾驶而言,续航力也可提升6%。」博世在德国罗伊特林根(Reutlingen)晶圆厂制造新一代半导体晶片,该厂位於斯图加特南方25英哩处,数十年来该厂每天都生产数百万颗晶片。

碳化矽:电动交通的一剂强心针

碳化矽半导体在体积、转换率与热耗损方面均建立新的标准。额外的碳原子会被嵌入半导体原料━超高纯度矽的晶体结构中,过程中创造出来的化学键可大幅提升半导体晶片的功率。这点对电动车与油电混合车的发展尤其重要,就电力电子技术而言,采用碳化矽半导体将可避免50%的热损耗。降低能源损耗意谓着电力电子技术的效率提升,也就有更充足的电能可供电动马达运用,进而提升电池续航力。

相同的电池充电後,汽车驾驶可多行驶6%的里程,可??减少电动车潜在消费者的一大疑虑:约有1/2的消费者(42%)因为担心电池会在路途中没电决定不买电动车。在德国这种??虑甚至更为普遍,根据德国Consors Finanz Automobile Barometer 2019的资料,有69%的消费者对此有所顾虑。对汽车制造商而言,亦可减少电池的体积,节省电动车最昂贵组件的成本,进而降低汽车售价。

Kroeger强调:「碳化矽半导体将改变电动交通的未来。」此一新科技也将进一步改善电动车的重量及成本:晶片可大幅减少热损耗,并且能够在更高温的环境下作业,因此制造商可节省动力系统冷却设备的成本。

博世:兼具汽车与半导体产业专业

博世正掌握碳化矽科技,并且有系统地扩充半导体专业,未来博世将应用碳化矽半导体於电力电子技术。对於其客户而言,博世为全球唯一同时供应汽车零件与半导体的制造商,兼具两大关键专业。

Kroeger表示:「因为博世在电动交通领域的专业,我们可直接将碳化矽科技用於开发电动车零组件与系统。」作为全球领先的汽车半导体制造商之一,博世近50 年来具有全球竞争优势,除了即将扩大研发制造的功率半导体外,博世亦致力於开发微机电系统(MEMS)与特定用途积体电路半导体(ASICs)。

无论是安全气囊、安全带束紧、巡航控制系统、雨量感测器或动力系统,现在几??汽车科技每个领域都会用到微晶片。德国电子与电器制造商协会(ZVEI)的资料显示,在2018年,平均一辆汽车所安装的微晶片市值约370美元(337欧元)。扣除车用资讯娱乐系统、车联网、自动驾驶、电动交通等相关领域的市场,车用晶片市场每年仍有1-2%的成长,一辆电动车平均比一般汽车多了价值450美元(410欧元)的半导体晶片。专家预测,未来若加入自动驾驶技术,这个数值还会继续增加到1,000美元(910欧元),汽车市场已然成为半导体领域的重要成长动能之一。

此外,人工智慧、网路安全、智慧城市、边缘运算、智慧住宅与工业物联网等物联网相关的关键技术也将带动半导体领域成长。博世目前拥有位於德国罗伊特林根与德勒斯登(Dresden)两座半导体制造厂。Kroeger说:「我们的半导体产业专业,不但有助於开发新的汽车功能与物联网相关系统,亦可持续提升晶片的品质。」

博世积极强化市场竞争力

把矽晶片或碳化矽晶片(晶圆)转变成半导体晶片是一个复杂的制程,制造时间可能高达14周。在繁复的化学与物理制程中,晶圆的结构必须极为精细,才能制造出微小的晶片,每颗晶片尺寸仅几毫米。

博世位於德勒斯登的半导体制造厂於去年六月破土动工,该厂制程所使用的晶圆直径为300毫米,相较於一般直径150-200毫米晶圆,每个晶圆所能产出的晶片数量可大幅提升,此外,直径300毫米晶圆的制程也更具经济规模。博世的罗伊特林根厂则以直径150-200毫米晶圆生产半导体晶片,未来该厂也将制造新型碳化矽晶片。博世两间晶圆厂相辅相成,可??进一步强化其市场竞争力。

Kroeger表示:「半导体是电子系统的核心零组件,其收集的数据也将大有可为。由於半导体事业对博世的重要性日增,我们希??能持续扩充制造能力。」博世在德勒斯登晶圆厂投资约十亿欧元,是公司创立以来金额最高的单一项目投资,目前该厂无尘室正在安装相关设备。第一批员工预计在2020年春天进驻,该厂也将成为碳中和晶圆厂。

關鍵字: 电动车  碳化硅  博世 
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