Bosch va étendre la production de puces en carbure de silicium

REUTLINGEN, Allemagne – Ils sont petits, puissants et extrêmement efficaces :des semi-conducteurs en carbure de silicium (SiC). Après plusieurs années de développement, Bosch démarre maintenant la production en série de semi-conducteurs de puissance fabriqués à partir de ce matériau, approvisionnant les constructeurs automobiles du monde entier.

À l'avenir, de plus en plus de véhicules de production seront équipés de ces puces. « L'avenir des semi-conducteurs au carbure de silicium est radieux. Nous voulons devenir un leader mondial dans la production de puces SiC pour l'électromobilité », déclare Harald Kroeger, membre du conseil d'administration de Robert Bosch GmbH.

Il y a deux ans, le fournisseur de technologie et de services avait annoncé qu'il poursuivrait le développement des puces SiC et entrerait en production. Pour cela, Bosch a développé ses propres processus de fabrication complexes, qu'il utilise pour produire les semi-conducteurs spéciaux depuis début 2021 - initialement sous forme d'échantillons pour validation client.

"Nos carnets de commandes sont pleins, grâce au boom de l'électromobilité", déclare Kroeger. À l'avenir, Bosch a l'intention d'étendre sa capacité de production de semi-conducteurs de puissance SiC à un volume unitaire de plusieurs centaines de millions. Dans cette optique, l'entreprise a déjà commencé à agrandir l'espace salle blanche de son usine de Reutlingen.

En parallèle, des travaux sont également en cours sur la deuxième génération de puces SiC, qui seront encore plus efficaces et devraient être prêtes pour la production en série à partir de 2022. Bosch est soutenu pour le développement de ces procédés de fabrication innovants pour les semi-conducteurs SiC de la part du Ministère fédéral allemand des affaires économiques et de l'énergie (BMWi) dans le cadre du programme "Important projet d'intérêt européen commun (IPCEI) Microélectronique".

« Depuis plusieurs années, nous apportons notre soutien pour aider à établir la production de semi-conducteurs en Allemagne. La production de semi-conducteurs hautement innovante de Bosch renforce l'écosystème de la microélectronique en Europe et constitue un pas supplémentaire vers une plus grande indépendance dans ce domaine clé de la numérisation », déclare Peter Altmaier, ministre fédéral allemand des affaires économiques.

Partout dans le monde, la demande de semi-conducteurs de puissance en carbure de silicium augmente. Une prévision de la société d'études de marché et de conseil Yole indique que, d'ici 2025, le marché du SiC dans son ensemble augmentera en moyenne de 30 % par an pour atteindre plus de 2,5 milliards de dollars. Avec environ 1,5 milliard de dollars, le marché des voitures SiC devrait se tailler la part du lion.

« Les semi-conducteurs de puissance au carbure de silicium utilisent l'énergie de manière particulièrement efficace. Les avantages de ce matériau sont vraiment mis en avant dans les applications énergivores telles que l'électromobilité », déclare Kroeger. Dans l'électronique de puissance des véhicules électriques, les puces en carbure de silicium garantissent que les conducteurs peuvent conduire beaucoup plus loin avec une seule charge de batterie - en moyenne environ 6 % plus loin qu'avec leurs homologues en silicium pur.

Afin de répondre à la demande croissante de ces semi-conducteurs, 10 764 pieds carrés supplémentaires ont déjà été ajoutés à l'espace de salle blanche de l'usine de plaquettes Bosch à Reutlingen en 2021. 32 292 pieds carrés supplémentaires seront ajoutés d'ici la fin de 2023.

Le nouvel espace abritera des installations de production de pointe pour la fabrication de semi-conducteurs en carbure de silicium à l'aide de procédés développés en interne. Pour y parvenir, les experts en semi-conducteurs de Bosch s'appuient sur leurs décennies d'expertise dans la fabrication de puces.

À l'avenir, l'entreprise – d'ailleurs le seul fournisseur automobile à produire ses propres puces en carbure de silicium – prévoit de fabriquer les semi-conducteurs sur des tranches de 8 pouces. Par rapport aux tranches de 6 pouces d'aujourd'hui, cela permettra de réaliser d'importantes économies d'échelle. Après tout, il faut plusieurs mois pour qu'une seule plaquette passe par plusieurs centaines d'étapes de processus dans d'innombrables machines. "En produisant sur des tranches plus grandes, nous pouvons fabriquer beaucoup plus de puces en un seul cycle de production et ainsi fournir plus de clients", déclare Kroeger.

Le secret des performances impressionnantes des puces SiC réside dans un minuscule atome de carbone. Son introduction dans la structure cristalline du silicium ultra-pur généralement utilisé pour fabriquer des semi-conducteurs confère à la matière première des propriétés physiques particulières :par exemple, les semi-conducteurs en carbure de silicium supportent des fréquences de commutation plus élevées que les puces en silicium pur.

De plus, ils ne perdent que deux fois moins d'énergie sous forme de chaleur, augmentant ainsi l'autonomie des véhicules électriques. Les puces sont également importantes pour les systèmes 800 volts, où elles permettent une recharge plus rapide et de meilleures performances. Étant donné que les puces SiC émettent également beaucoup moins de chaleur, l'électronique de puissance nécessite moins de refroidissement coûteux. En plus du poids, c'est un autre moyen de réduire le coût des véhicules électriques.

À l'avenir, Bosch fournira des semi-conducteurs de puissance en carbure de silicium à des clients du monde entier, à la fois sous forme de puces individuelles et installées dans l'électronique de puissance ou des solutions complètes telles que l'e-axle. Cette combinaison de moteur électrique, de boîte de vitesses et d'électronique de puissance atteint un rendement allant jusqu'à 96 % grâce à la conception plus efficace de l'ensemble du système. Cela laisse plus d'énergie pour le groupe motopropulseur, ce qui augmente l'autonomie.