name | autoweek.cz

Od waferu k výkonové elektronice

30.11.2021 | Vladimír Rybecký | Aktuality

Konsorcium buduje evropský dodavatelský řetězec pro technologii polovodičů z karbidu křemíku. Vedoucím konsorcia je společnost Bosch.

Na zlepšení energetické účinnosti při současné ochraně klimatu a životního prostředí se zaměřuje řada klíčových projektů, jako jsou elektromobilita, výroba energie z obnovitelných zdrojů a tzv. „Edge and cloud computing“ s potřebnými datovými centry.
 
Technologie na bázi karbidu křemíku (SiC) a odpovídající elektronické komponenty jsou považovány za záruku co nejefektivnějšího využití dostupné elektrické energie. Cílem projektu Transform (Trusted European SiC Value Chain for a greener Economy), financovaného z veřejných prostředků, je vybudovat evropský dodavatelský řetězec těchto technologií - od výchozích materiálů a křemíkových desek (waferů) až po výkonové polovodiče SiC a kompletní výkonovou elektroniku.
 
V konsorciu, které vede společnost Bosch, spolupracuje celkem 34 společností, univerzit a výzkumných institucí ze sedmi evropských zemí. Projekt, který potrvá do roku 2024, se zaměřuje na pět případů použití z automobilového průmyslu, obnovitelných zdrojů energie a zemědělství.
 
„Projekt Transform má Evropě pomoci stát se lídrem v oblasti nových technologií na bázi karbidu křemíku,“ říká člen představenstva divize Automotive Electronics společnosti Bosch Jens Fabrowsky.
 
Od SiC waferu k efektivní výkonové elektronice
Srdcem elektronických systémů je výkonová elektronika - řídí procesy přepínání energie a zajišťuje její co nejefektivnější využití. Výkonové polovodiče zajišťují, že výkonová elektronika pracuje obzvláště energeticky úsporně. Tyto čipy se tradičně vyrábějí z vysoce čistého křemíku.
 
V budoucnu se k tomuto účelu budou stále více používat čipy z karbidu křemíku. Ty mají oproti běžným křemíkovým polovodičům řadu výhod. Mají například lepší elektrickou vodivost. Kromě toho SiC umožňuje rychlejší spínací procesy a zajišťuje výrazně menší ztráty energie ve formě tepla. Výkonovou elektroniku lze navíc používat při výrazně vyšší teplotě. Díky tomu lze omezit složité chlazení, což ušetří energii. Vzhledem k vyšší intenzitě elektrického pole karbidu křemíku mohou být komponenty z tohoto materiálu menší, a přitom zaručí vyšší účinnost přeměny energie. V závislosti na oblasti použití se dosáhne až 30% úspora energie ve srovnání s běžnými křemíkovými čipy.
 
Cíle projektu Transform
Cílem projektu Transform je vybudovat evropský dodavatelský řetězec pro výrobu výkonové elektroniky založené na inovativních výkonových polovodičích SiC. Poptávka po nich poroste zejména v energeticky náročných aplikacích - od pohonu elektromobilů přes nabíjecí stanice až po napájení.
 
Společnost Yole, která se zabývá průzkumem trhu a poradenstvím, očekává, že celkový trh s SiC do roku 2025 poroste o 30 % ročně na víc než 2,5 miliardy USD. V rámci projektu se budou vyvíjet nové SiC technologie. Kromě toho je třeba pro evropské dodavatele zajistit dostupnost strojů a zařízení, na nichž budou vyrábět vše od křemíkových desek až po výkonovou elektroniku.
 
Společnost Bosch je vedoucím konsorcia projektu Transform. Projekt s rozpočtem ve výši více než 89 milionů eur je dotován Evropskou unií a národními institucemi. Sdružuje klíčové firmy v hodnotovém řetězci SiC z Rakouska, Francie, Německa, Itálie, Španělska, Švédska a České republiky. Mezi partnerské společnosti patří Aixtron, Danfoss, EV Group, Premo, Saint-Gobain, Semikron, Soitec, STMicroelectronics a Valeo-Siemens Automotive. Zúčastněnými vědeckými organizacemi jsou například Vysoké učení technické v Brně, CEA Leti, Fraunhofer IISB a Univerzita v Seville.