sonst. Diskrete -

Standpunkt: Siliziumkarbid Härtetest im Formel-­Rennsport

Aly Mashaly, Senior Manager Power Systems bei Rohm Semiconductor, berichtet über den Forschritt der Siliziumkarbid-Technologie und erklärt Rohms Engagement in der Formel E.

eli: Rohm forciert die Entwicklung von SiC-Leistungsbauelementen. Herr Mashaly, wie ist der aktuelle Status?

Mashaly: Wir haben bei Rohm im Jahr 2000 mit der Entwicklung von SiC-Bauteilen begonnen. 2009 konnten wir dann mit SiCrystal einen deutschen Hersteller einkristalliner SiC-Wafer erwerben und uns so einen signifikanten Wettbewerbsvorteil sichern. Wir verfügen jetzt über eine komplett eigene integrierte Produktion – von der Herstellung der Kristall-Ingots bis hin zu kompletten SiC-Bauelementen, einschließlich der SiC-Schottky-Barrier-Dioden, MOSFETs und kompletten SiC-Modulen. Seit 2010 hat sich Rohm auf die Lieferung von planaren SiC-MOSFETs der zweiten Generation für Automobilanwendungen konzentriert, und 2015 konnten wir als erster Anbieter in der Industrie die Fertigungsreife von SiC-MOSFETs mit Trench-Struktur erreichen. Diese SiC-MOSFETs der dritten Generation erreichen einen geringeren On-Widerstand und eine größere Strombelastbarkeit auf kleinerem Raum. Wir arbeiten im Moment an der Entwicklung der vierten Generation, wobei wir einen noch geringeren On-Widerstand erzielen werden.

eli: Wo sehen Sie die wichtigsten Einsatzfelder für SiC?

Mashaly: Die Hauptanwendungsgebiete für SiC-Bauelemente sind Solarwechselrichter, industrielle Batterieladegeräte, Spannungsversorgungseinheiten für Datenzentren sowie Hilfsspannungsversorgungen zum Einsatz in der industriellen Antriebstechnik. Weit fortgeschritten ist bereits seit 2012 der Einsatz von SiC-Bauteilen in der Automobiltechnik, bei den Batterieladegeräten – den Onboard-Chargern. Wir sehen aber einen zunehmenden Bedarf bei den schnellen Ladesystemen, also offboard, sowie bei den Hauptantriebswechselrichtern. Und die Einführung der 800-V-Batterie im Automobilsektor wird den SiC-Bedarf mit Sicherheit weiter steigern.

eli: Zu Jahresbeginn haben Sie Ihr Powerlab in Willich eröffnet. Was ist für die nähere Zukunft geplant?

Mashaly: Mit dem Powerlab wollen wir vor allem unsere europäischen Kunden unterstützen – und wir planen, auch weiterhin Investitionen auf dem Gebiet von SiC zu tätigen. 2019 werden wir unter anderem mit dem Bau eines neuen Produktionsgebäudes beginnen. Die erweiterte Kapazität soll den steigenden Bedarf an SiC-Powerbauteilen decken, denn wir erwarten, dass sich bis 2021 ein Milliarden-Dollar-Markt entwickeln wird. Rohm war das erste Unternehmen, das vollständige SiC-Powermodule und SiC-Trench-MOSFETs produzierte, und wir wollen uns für die Zukunft einen großen Marktanteil bei SiC-Wafern und -Bauteilen sichern.

eli: Welche Rolle spielt dabei die Formel E?

Mashaly: Nun, wo könnten wir die Vorzüge unserer SiC-Bauelemente besser auf den Prüfstand stellen als im Formel-Rennsport? Als offizieller Technologiepartner des Venturi-Formel-E-Teams liefert Rohm SiC-Leistungskomponenten für den Hauptwechselrichter, also den Kern des Antriebsstrangs. Dank SiC ist es dort möglich, den Wirkungsgrad zu verbessern und in der Folge den Kühlkörper und andere Komponenten in Größe und Gewicht deutlich zu reduzieren.

eli: Wie deutlich ist diese Verbesserung?

Mashaly: In der dritten Rennsaison, die 2016 begann, kam eine Kombination aus Silizium-IGBTs und SiC-Schottky-Sperrschichtdioden zum Einsatz. Sie verringerte das Gewicht des Wechselrichters im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen auf Siliziumbasis von 15 auf 13 kg. Im Dezember 2017 ersetzte Rohm für die vierte Saison die Silizium-IGBTs durch SiC-MOSFETs. So wurde das Gewicht auf nur noch 9 kg gesenkt. SiC erreicht eine deutliche bessere Leistung bei kleinerem Formfaktor. Darüber hinaus ist unser Engagement in der Formel E auch ein aktiver Beitrag zur Energiewende. Die Mobilität der Zukunft ist gesellschaftlich relevant, und die Formel E demonstriert auf höchstem Niveau, wie effizient die neue Antriebstechnik bereits unter Rennbedingungen funktioniert. Viele der Technologien, die dort zum Einsatz kommen, werden – wie auch SiC – den Weg in die Serienproduktion und in Alltagsanwendungen finden.

Danke für das Gespräch.

Rohm Semiconductor GmbH,
Karl-Arnold-Straße 15,
47877 Willich,
Tel. 02154 921-0,
Fax 02154 921-400,
E-Mail webcontact@de.
rohmeurope.com,
www.rohm.com/eu
Besonderheiten des Siliziumkarbid. Ein großer Vorteil der SiC-Bauelemente ist die höhere Effizienz im Vergleich zu ihren Silizium-Pendants. Darüber hinaus erreichen SiC-Bauelemente hohe Schaltgeschwindigkeiten, die den Einsatz kleinerer Peripheriekomponenten, wie Induktivitäten, ermöglichen. Dank der Kompatibilität mit höheren Temperaturen können Entwickler den Umfang der Wärmeabfuhr- und Kühlmaßnahmen reduzieren. SiC-Bauelemente verfügen außerdem über eine bessere Durchbruchspannung, die beispielsweise den höheren Spannungen in den neuesten Fahrzeugbatteriesystemen zugute kommt und so die Effizienz verbessert.
Weitere Downloads zu diesem Artikel
Firmeninformationen
Weitere Beiträge zum Thema sonst. Diskrete
Alle Artikel des Ressorts
Weitere Beiträge zum Thema Power
Alle Artikel des Ressorts
© elektronikinformationen.de 2019 - Alle Rechte vorbehalten