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Rohm baut Engagement im SiC-Bereich aus

Zusammenarbeit mit Vitesco Technologies

23. Juli 2020, 12:48 Uhr   |  Engelbert Hopf

Zusammenarbeit mit Vitesco Technologies
© Vitesco Technologies

Im Rahmen ihrer Entwicklungspartnerschaft arbeiten Rohm Semiconductor und Vitesco Technologies daran, die beste Kombination von SiC-Technologie für die Großserienfertigung und die optimale Anpassung des Inverter-Designs für höchste Effizienz zu schaffen.

Rohm Semiconductor ist eine Entwicklungspartnerschaft mit Vitesco Technologies eingegangen. Ziel der Kooperation ist die Performance-Steigerung zukünftiger Elektrofahrzeuge.

Parallel dazu hat Rohm vor Kurzem die vierte Generation seiner SiC-MOSFETs für Antriebsstränge und industrielle Stromversorgungen vorgestellt.

Seit dem Juni dieses Jahres arbeiten Rohm Semiconductor und Vitesco Technologies, die Antriebssparte von Continental, in einer Entwicklungspartnerschaft zusammen. Vitesco Technologies wird dabei SiC-Leistungshalbleiter nutzen, um die Effizienz seiner Leistungselektronik für Elektrofahrzeuge zu steigern. Auf diese Weise kann entweder die Batterie kleiner werden, ohne die Reichweite zu beeinträchtigen, oder das Auto gewinnt bei gleichbleibend großer Batterie an Reichweite.

»Energieeffizienz ist im Elektrofahrzeug von herausragender Bedeutung. Da die Antriebsbatterie die einzige Energiequelle im Fahrzeug ist, sind alle Wandlungsverluste zu minimieren. Deshalb entwickeln wir eine SiC-Option als Teil unseres modularen Leistungselektroniksystems«, erläutert Thomas Stierle, Leiter der Geschäftseinheit Electrification Technology bei Vitesco Technologies, die Hintergründe der neuen Entwicklungspartnerschaft. »Um den maximalen Wirkungsgrad aus der Leistungselektronik und der E-Maschine herauszuholen, werden wir SiC-Bausteine von unserem bevorzugten Partner Rohm Semiconductor einsetzen.«

»Wir freuen uns über die Zusammenarbeit mit Vitesco Technologies«, versichert Dr. Kazuhide Ino, Corporate Officer, Direktor der Geschäftseinheit Power Device bei Rohm. »Wir sind weltweit der führende Anbieter bei SiC-Leistungshalbleitern und Gate-Treiber-ICs und haben uns auf diesem Feld einen erheblichen technischen Vorsprung erarbeitet. Gemeinsam mit Vitesco Technologies wollen wir die Energieeffizienz von elektronischen Komponenten für die Elektromobilität weiter steigern und eine nachhaltige Mobilität sichern.«

Vitesco Technologies entwickelt und testet SiC-Technologie aktuell bereits in einem 800-V-Inverter-Konzept, um das Effizienzpotenzial dieser Technologie zu bestätigen. Bei diesem Programm ruht das Augenmerk auf dem Gesamtsystem aus Elektronik und Maschine, um die beste Kombination aus Bausteintechnologie und Schaltstrategie zu bestimmen. SiC-MOSFETs für 800-V-Batteriesysteme bieten für diese Aufgabe eine höhere Schalteffizienz (höhere Schaltfrequenz, steilere Schaltflanken) und verursachen geringere Oberschwingungsverluste in der elektrischen Maschine. Darüber hinaus ist die SiC-Technologie unverzichtbar für sehr schnelle Ladeverfahren mit 800 V. Im Rahmen der Entwicklungspartnerschaft arbeiten beide Partner daran, die beste Kombination von SiC-Technologie für die Großserienfertigung und die optimale Anpassung des Inverter-Designs für höchste Effizienz zu schaffen.

Rohm Semiconductor
© Rohm Semiconductor

Eine signifikante Reduzierung der parasitären Kapazität hat neben anderen Verbesserungen dazu beigetragen, dass Schaltverluste der vierten Generation der SiC-MOSFETs von Rohm gegenüber der Vorgängergeneration um 50 Prozent reduziert werden konnten.

»Die SiC-Option ist ein vielversprechender zukünftiger Teil unseres modularen Leistungselektroniksystems aus Software, Leistungsendstufe und Schaltstrategie«, erläutert Dr. Gerd Rösel, Leiter Innovation der Geschäftseinheit Electrification Technology bei Vitesco Technologies. »Wir werden mit Rohm sowohl an einer 800-V-SiC-Inverter-Lösung arbeiten als auch an einer 400-V-SiC-Inverter-Lösung.«

Vitesco Technologies plant den Produktionsstart der ersten SiC-Inverter im Jahr 2025. Die bevorzugte Partnerschaft mit Rohm wird dabei auch von kurzen Wegen profitieren. Mit SiCrystal hat die Rohm-Gruppe ein Werk in Nürnberg. Die Entfernung zum Vitesco-Technologies-Hauptquartier in Regensburg ist damit nicht allzu weit.

Explizit für den Einsatz in Automobil-Antriebssträngen sowie Stromversorgungen in Industrieanlagen sind die 1200-SiC-MOSFETs der vierten Generation konzipiert, die Rohm vor Kurzem vorstellte. Den Entwicklern des Halbleiterherstellers ist es bei der neuen Generation gelungen, die wechselseitige Beziehung zwischen niedrigem Einschaltwiderstand und Kurzschlussfestigkeit bei SiC dergestalt zu verbessern, dass der Einschaltwiderstand bei den Produkten der neuen Generation im Vergleich zu herkömmlichen Produkten pro Flächeneinheit um 40 Prozent reduziert wurde.
Durch weitere Verbesserungen der unternehmenseigenen Doppel-Trench-Struktur gelang es den Entwicklern, diese Verbesserung ohne Einbußen bei der Kurzschlussfestigkeit zu gewährleisten. Darüber hinaus ist es durch die signifikante Reduzierung der parasitären Kapazität möglich, den Schaltverlust im Vergleich zu Rohms vorheriger SiC-MOSFET-Generation um 50 Prozent zu verringern.

Rohms SiC-MOSFETs der vierten Generation zeichnen sich durch einen niedrigen Einschaltwiderstand mit hoher Schaltgeschwindigkeit aus. Dies ermöglicht eine stärkere Miniaturisierung und eine geringere Stromaufnahme in einer Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Wechselrichtern und Schaltnetzteilen in der Automobilindustrie. Aktuell sind bereits Muster von Bare-Chips der vierten Generation der SiC-MOSFETs erhältlich; diskrete Gehäuse sollen in naher Zukunft folgen.

Um die technische Entwicklung in Elektrofahrzeugen der nächsten Generation weiter voranzutreiben, plant Rohm in einem nächsten Schritt, sein Angebot an SiC-Leistungsbauelementen weiter auszubauen und dabei Modularisierungs-Technologien mit Peripheriekomponenten wie Steuer-ICs zu kombinieren, die auf Leistungsmaximierung ausgelegt sind. Gleichzeitig wird Rohm zur Unterstützung der Kunden webbasierte Simulations-Tools anbieten, die zu einer Reduzierung der Arbeitsstunden in der Anwendungsentwicklung beitragen sollen und gleichzeitig der Vermeidung von Evaluierungsproblemen dienen.

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