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博世創新突破,持續發力電動車技術領域

2025China.cn   2019年10月12日

  ● Harald Kr?ger:“碳化硅半導體為電機提供更多動力。對于駕駛員來說,這意味著車輛續航里程能夠增加6%。”

  ● 博世:集半導體和汽車產業雙邊優勢于一身

  ● 憑借德累斯頓半導體新生產工廠,博世正不斷增強其市場競爭力。

  德國羅伊特林根和德累斯頓——如今,所有汽車都配備了半導體。每一輛出廠汽車擁有超過50個半導體。博世最新研發的新型碳化硅(SiC)微芯片將助力電動車實現質的飛躍。未來,由這種非常規材料制成的芯片將引領電動車和混合動力汽車的控制系統,即功率電子器件的發展。與目前使用的硅芯片相比,碳化硅具有更好的導電性,在實現更高的開關頻率的同時保持更低的熱損耗。“碳化硅半導體為電機提供更多動力。對于駕駛員來說,這意味著車輛續航里程能夠增加6%。”博世集團董事會成員Harald Kr?ger 先生表示。位于斯圖加特以南25英里的博世羅伊特林根工廠將生產這一新型半導體芯片。該工廠數十年來每日平均生產交付的微芯片超過幾百萬個。

  博世羅伊特林根工廠將生產碳化硅微芯片

碳化硅:電動車發展的助推器

  碳化硅半導體為芯片的開關速度、熱損耗和尺寸大小設立了新的行業基準。這一切都歸功于一些額外的碳原子,這些碳原子被引入生產半導體的超純硅晶體結構中。以這種方式產生的化學鍵能夠讓半導體芯片變成真正的動力源。這一新型半導體材料在電動車和混合動力車中應用之后,其優勢十分突出。在功率電子器件中,碳化硅微芯片能夠讓熱損耗減少50%左右。這將直接提高功率電子器件的能效,以及為電機提供更多動力,從而提升電池的續航里程。單次充電就能夠讓駕駛員的電動車續航里程提高6%。通過這種方式,博世有助于減少潛在電動車購買者的里程焦慮:近二分之一的消費者(42%)因為擔心電池會在駕駛途中耗盡而決定不購買電動車。在德國,這一擔憂則更為普遍,甚至影響了69%的消費者(來源:Consors Finanz Automobile Barometer 2019)。換句話說,汽車制造商能夠以更小尺寸的電池實現同等的續航里程,降低電池這一電動車最為昂貴的零部件成本,從而降低汽車的價格。“碳化硅半導體將改變電動車行業。”Harald Kr?ger補充道。原因在于碳化硅的應用還能進一步節省車輛的潛在成本:芯片熱損耗的大大降低以及能在更高的工作溫度下運作,意味著汽車制造商能夠節省在車輛動力總成系統組件冷卻上所耗費的高昂成本。這對電動車的車身重量和生產成本均會產生積極影響。

  博世最新研發的碳化硅微芯片

博世:集半導體和汽車產業雙邊優勢于一身

  憑借碳化硅技術,博世正在系統性地拓展其在半導體產業上的專業技能。博世未來將在自制功率電子器件中使用碳化硅芯片。對客戶而言,博世是唯一一家能夠集合半導體生產和汽車零部件供應雙邊優勢的企業。Harald Kr?ger說:“基于我們對電動車系統已有的深入了解,碳化硅技術的優勢能直接應用于我們零部件和系統的研發。”作為汽車半導體的全球領先制造商之一,博世在這一領域擁有超過50年經驗和獨特優勢。除功率半導體外,博世半導體還包括微機電系統(MEMS)和專用集成電路(ASICs)。

  無論是安全氣囊、安全帶張緊器、巡航控制系統、雨量傳感器還是動力總成,現代汽車技術中幾乎沒有一個領域不需要微芯片。 2018年,一輛普通汽車中芯片的價值約為370美元(約合337歐元)(來源:ZVEI)。與車載信息娛樂、智能網聯、自動化和電氣化無關的應用所需芯片價值每年以1%到2%的速度增長,平均而言,一輛電動車上的附加半導體芯片價值約450美元(約合410歐元)。據專家預測,這一數值還將隨著自動駕駛的發展而進一步提升約1000美元(約合910歐元)。由此,汽車市場將成為半導體行業增長的驅動力之一。此外,諸如人工智能、網絡安全、智慧城市、邊緣計算、智能家居和互聯領域等物聯網核心應用將會進一步推動半導體行業的未來發展。憑借在羅伊特林根和德累斯頓的半導體生產工廠,博世已經為這些未來增長機遇做好了充分的準備:“我們在半導體行業的專業技能不僅可以幫助我們研發新的汽車功能及物聯網應用,還能夠不斷優化芯片本身,”Harald Kr?ger說道。

  新型碳化硅微芯片

博世:不斷增強市場競爭力

  將硅或碳化硅晶圓轉化為半導體芯片,涉及到十分復雜的工業制造過程,生產周期可長達14周之久。經過一系列化學和物理過程,晶圓會獲得超微結構,隨后可被加工制作成為微芯片。每枚微芯片的尺寸僅為幾毫米。2018年6月,博世在德累斯頓開始建造一座先進的半導體生產工廠。其生產制造將使用直徑為300毫米的晶片。與使用150毫米和200毫米晶片技術來生產半導體相比,300毫米晶片能夠產生更多的芯片,即可以實現更好的規模生產效益。博世在羅伊特林根的工廠除了生產150毫米和200毫米晶片以外,還將生產新的碳化硅芯片。羅伊特林根工廠和德累斯頓晶圓廠能夠形成良好的優勢互補關系。這將使博世進一步增強其市場競爭力。“半導體是所有電子系統的核心元件,同時還將數據變成了未來不可多得的原料。隨著半導體在行業領域中重要性的提升,我們希望不斷拓寬我們的制造業務,”Harald Kr?ger表示。博世在德累斯頓晶圓廠將投資約10億歐元。這是博世歷史上總額最大的單筆投資。德累斯頓晶圓廠的無塵車間目前正在安裝相應設施。首批員工計劃于2020年春季開始工作。博世將在該工廠實現碳中和。

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