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Beschleunigung für Formel E

Rohm schickt SiC ins Rennen – und in die Serienautos

3. November 2016, 13:23 Uhr | Heinz Arnold

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SiC-MOSFET-Module ab 2017

Doch auch für die nächste Rennsaison 2017/18 ist Rohm gerüstet. Dann wird neben der SiC-Diode noch ein zusätzlicher SiC-MOSFET Einsatz finden. An dem entsprechenden Modul arbeiten die Ingenieure mit Hochdruck. Interessant ist dabei laut Yoshiaki Suenaga, Group General Manager von Rohm und für Automotive Strategic Marketing zuständig, dass Rohm auch weitere Komponenten aus dem Automotive-Produktspektrum in die Module setzen kann, beispielsweise Gate-Treiber: »Es kommt darauf an, die SiC-MOSFETs und die Gate-Treiber sehr genau aufeinander abzustimmen. Weil wir beides fertigen, können wir das tun.« Das neue Modul wird dann für einen weiteren Effizienzsprung sorgen. Dann werden sich die Schaltverluste des Inverters gegenüber der reinen Silizium-Variante nicht nur um 40 Prozent, sondern sogar um 74 Prozent reduzieren.

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Frank Bladet zeigt sich davon begeistert: »Die SiC-Technik ist für uns so wertvoll wie Diamant!« Damit spielt er nicht nur darauf an, dass die Technik das Potenzial hat, den gesamten Antriebsstrang des Rennwagens deutlich effektiver zu machen, sondern dass es auch fast so hart ist wie Diamant. Das allerdings macht die Bearbeitung von SiC extrem schwierig: Allein die Ingots in die Wafer zu vereinzeln, ist sehr aufwändig und dauert lange.

Aber auch die Ingots selbst herzustellen, unterscheidet sich stark von der Fertigung der Silizium-Ingots, die einfach gezogen werden. Dagegen müssen die SiC-Ingots bei 2000 °C in einer Dampfphase abgeschieden werden. Dabei spielt die Qualität des Seed-Materials eine entscheidende Rolle. Wer darüber nicht verfügt, wird keine Ingots fertigen können. Vor allem aber dauert der Prozess gegenüber dem Ziehen der Si-Ingots sehr viel länger, was zu hohen Kosten schon für die Ausgangswafer führt. Der Preis für die SiC-Wafer dürfte mindestens um den Faktor 5 höher liegen als der vergleichbare Silizium-Wafer. Das schlägt natürlich auf die Kosten der SiC-Komponenten durch.

Die SiC-Kosten sinken

Allerdings macht sich der Einsatz der SiC-Bauelemente bereits bezahlt. »Denn die Einsparungen auf Systemebene übersteigen die höheren Kosten für die Komponenten jetzt bereits deutlich«, erklärt Kazuhide Ino, General Manager Power Device Production Division von Rohm. Das rechtfertigte den Einsatz der neuen Technik bereits heute: »Im Rennwagen von Venturi konnte die Kühlung gegenüber dem Vorläufermodell um 30 Prozent schrumpfen.« »Der gesamte Antriebsstrang vom Inverter bis zum Rad wird deutlich effektiver«, ergänzt Franck Baldet.

Dennoch arbeitet Rohm kräftig daran, auch die Kosten für die Komponenten weiter zu drücken. Ab Ende des Jahres will Rohm Semiconductor laut Ino die Dioden und Transistoren bereits auf 6-Zoll-SiC-Wafern fertigen. Da kommt dem Unternehmen die langjährige Fertigungserfahrung zugute. Denn den Zugang zur SiC-Technik hatte sich das Unternehmen 2009 über den Zukauf der Nürnberger SiCrystal verschafft. Das Unternehmen gilt als ein SiC-Pionier, fertigte damals aber noch 3-Zoll-Wafer. 2011 gelang die Fertigung der ersten 4-Zoll-Wafer und 2014 der ersten 6-Zoll-Wafer, die Ende des Jahres in die Stückzahlproduktion gehen. »Wenn der Bedarf nach SiC-Komponenten weiter steigt, werden wir auch SiC-Wafer mit 8 Zoll Durchmesser fertigen«, erklärt Yoshiaki Suenaga.

Außerdem ist es Rohm gelungen, mit der Double-Trench-Technik die Fläche der SiC-Transistoren gegenüber den Vorgängertypen um nicht weniger als die Hälfte zu reduzieren. Weil damit doppelt so viele Komponenten auf einem Wafer entstehen, reduziert sich ihr Preis noch einmal deutlich.