Infineon Halbleiter als Basis für Innovationen und Fortschritt

Halbleiter tragen wesentlich dazu bei, dass die Sicherheit von Autos weiter steigen und ihre CO2-Emissionen sinken werden: Schadstoffe lassen sich nicht allein durch den Wechsel zu Elektro- und Hybridfahrzeugen reduzieren, sondern auch durch Effizienzsteigerung bei konventionell angetriebenen Autos. Bausteine mit integrierter Security- und Safety-Architektur wiederum schützen sicherheitskritische Applikationen und werden zukünftig in immer mehr Autos zu finden sein.

Die Automobilelektronik wird auch in den nächsten Jahren ein Wachstumsmarkt sein: Die weltweite Automobilproduktion mit etwa 84 Millionen Neufahrzeugen 2013 soll in spätestens fünf Jahren die 100-Millionen-Marke genommen haben. Halbleiter sind die Basis für rund 80 Prozent aller Innovationen im Auto und damit die Basis für den Fortschritt in der Automobilindustrie. Vor dem Hintergrund einer vom Gesetz-geber geforderten weiteren Senkung des CO2-Ausstoßes unterstützen Halbleiter wie die von Infineon in den kommenden Jahren zwei grundsätzliche Trends in der Automobilelektronik:

  • Senkung der Emissionen durch die weitere Effizienzverbesserung konventioneller Antriebe und die zunehmende Elektrifizierung des Antriebsstrangs mit wachsender Marktdurchdringung von Elektro- und Hybridfahrzeugen.
  • Zunahme der Bedeutung von Safety und Security zur Datensicherheit im Fahrzeug und ihr Zusammenwachsen.

Infineon bringt seine jahrzehntelange Hardware-basierte Sicherheitsexpertise ein, um die Datenkommunikation des vernetzten Autos möglichst sicher zu machen (Bild) und dadurch das automatisierte Fahren Realität werden zu lassen.

Infineon bringt seine jahrzehntelange Hardware-basierte Sicherheitsexpertise ein, um die Datenkommunikation des vernetzten Autos möglichst sicher zu machen (Bild) und dadurch das automatisierte Fahren Realität werden zu lassen.

Senkung der Emissionen

Halbleiter tragen maßgeblich dazu bei, den CO2-Ausstoß von Autos zu verringern. Insbesondere im Antriebsstrang und auch bei der Effizienz elektrischer Verbraucher kann Infineon helfen, noch weitere Potenziale zu heben. Das beginnt bei der Start-Stopp-Funktion und endet beim rein elektrischen Fahren. Hier ist eine enge Zusammenarbeit zwischen OEMs und Halbleiterherstellern für die Zukunft sehr wichtig. Wir sehen einen Paradigmenwechsel: Beim elektrischen Antrieb fließt alle Energie, die aus der Batterie auf die Räder wirken soll, über Leistungshalbleiter. Sie sind die Stellglieder, die eine Regelung des Energie-flusses erst möglich machen. Zum Rückgang des Schadstoffausstoßes in Fahrzeugen mit konventionellem Antrieb tragen unterschiedliche Technologien bei: u.a. Direkteinspritzung, Gewichtsreduzierung, Start/Stopp-Funktion, 7/8/9-Gang-Getriebe, Energie- und Thermomanagement, die Senkung des Luftwiderstands und der Reibung. Auf der Basis innovativer Halbleiter lässt sich allein durch moderne EPS-Systeme, Start/Stopp-Automatiken und Reifendruck-Kontrolle der CO2-Austoß in den nächsten Jahren um mehr als 10 g/km senken. Weitere Einsparpotenziale eröffnen sich bei Pumpen, Lüftern und Kompressoren. Heute sind durchschnittlich zwei von fünf dieser Nebenaggregate noch riemengetrieben und daher immer aktiv. Elektrifizierung sorgt dafür, dass sie nur dann aktiviert werden, wenn es nötig ist.

Höhere Systemeffizienz

Darüber hinaus lässt sich die Ansteuerung elektrischer Motoren weiter optimieren. Heute sind noch etwa sieben der durchschnittlich 28 Motoren im Auto Ein-/Aus-gesteuert. Mit einer intelligenten Elektronik lässt sich hier die Ausgangsleistung bedarfsgerecht anpassen und damit die Systemeffizienz erhöhen. Für die entsprechenden Systeme stehen moderne Halbleiterprodukte wie Mikrocontroller, Sensoren, Brückentreiber, MOSFETs, Spannungsregler und Transceiver zur Verfügung. Die größte technische Herausforderung wird sein, dass wir den Elektroantrieb im Auto technisch robust und bezahlbar machen. Heute haben wir bei relativ kleinen Stückzahlen eine extreme Variantenvielfalt bei elektrischen Antrieben, angefangen bei den unterschiedlichen Spannungsklassen von 110 V bis 700 V (Betriebsspannung) bis hin zu unterschiedlichen Inverter-Topologien bzw. Integrationskonzepten. In engem Schulterschluss mit Tier Ones und OEMs will Infineon es schaffen, kostengünstige und gleichzeitig effiziente Halbleiterlösungen für den elektrischen Antrieb bereitzustellen. Bis 2021 ist eine Reduzierung des CO2-Ausstoßes von derzeit 120 g/km auf nur noch 95 g/km in der EU-Zone angepeilt. Die weitere Zukunft gehört emissionsfreien vollelektrischen Fahrzeugen. Infineon kooperiert in diesem Bereich mit Fahrzeugherstellern und Partnern aus der Zulieferindustrie. Die notwendigen Technologien sind vorhanden, und wir entwickeln und forschen an noch effizienteren, wie Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN). Was heute dank modernster Halbleitertechnik bereits möglich ist, zeigt der BMW i3. Er erreicht eine Spitzenleistung von 125 Kilowatt, gesteuert mit dem IGBT-Leistungsmodul HybridPack 2 sowie Mikrocontrollern mit 32-bit-TriCore-Architektur der Aurix-Familie von Infineon. Dazu kommen weitere Komponenten für höheren Komfort und mehr Sicherheit wie Airbag-Steuerung oder LED-Licht-Modul, die bei geringer Leistungsaufnahme dafür sorgen, dass der Strom vor allem für eines zur Verfügung steht: zum Fahren.