Bugünlerde tüm otomobillerde yarı iletkenler yer alıyor. Üretim hattından çıkan her araçta 50’nin üzerinde yarı iletken bulunuyor. Bosch’un geliştirmiş olduğu silisyum karbürden (SiC) üretilen yeni yongalar, elektromobilitenin ileriye doğru bir atılım yapmasına yardımcı olacak. Gelecekte, bu olağandışı materyalden üretilen yongalar, elektrikli ve hibrit araçların komuta merkezi olan güç elektroniğinde örnek oluşturacak. Bugüne kadar kullanılan silisyum yongalarla karşılaştırıldığında, SiC yarı iletkenler daha iyi elektrik iletkenliğine sahip bulunuyor. Bu, daha az miktarda enerjinin ısı şeklinde dağılmasını sağlarken aynı zamanda daha yüksek anahtarlama frekanslarını mümkün kılıyor. Bosch Yönetim Kurulu Üyesi Harald Kröger, “Silisyum karbür yarı iletkenler, elektrikli motorlara daha fazla güç sağlıyor. Sürücüler için bu, menzilde yüzde 6’lık bir artış anlamına geliyor.” dedi. Bosch, yeni nesil yarı iletken yongaları, Stuttgart’ın yaklaşık 40 kilometre güneyinde yer alan Reutlingen Fabrikasında üretiyor. Şirket, bu fabrikada onlarca yıldır her gün birkaç milyon yonga üretimi gerçekleştiriyor.
SiC: e-mobilite için itici güç
Silisyum karbürden üretilen yarı iletkenler, anahtarlama hızı, ısı kaybı ve boyut konusunda yeni standartlar belirliyor. Her şey, yarı iletkenlerin üretiminde kullanılan son derece saf silisyumun kristal yapısına eklenen ilave karbon atomlarıyla başlıyor. Bu yöntemle oluşturulan kimyasal bağ, yarı iletken yongaları gerçek güç merkezlerine dönüştürüyor. Özellikle elektrikli ve hibrit araç uygulamalarında bu, birçok avantaj anlamına geliyor. Bu yongalar güç elektroniğinde, ısı şeklinde yüzde 50 daha az enerji kaybı olmasını sağlıyor. Bu tasarruf, daha verimli bir güç elektroniğine ve elektrikli motor için daha fazla enerjiye sonrasında da artan batarya menziline dönüşüyor. Sürücüler bu sayede, tek bir batarya şarjıyla yüzde 6 daha fazla mesafe gidebiliyor. Böylece Bosch, elektrikli otomobillerin potansiyel alıcıları için en büyük engellerden birini ele alıyor. Çünkü hemen hemen her iki tüketiciden biri (yüzde 42) yoldayken bataryanın bitmesinden endişe ettiği için elektrikli araç satın almamaya karar veriyor. Almanya’da bu oran yüzde 69 düzeyinde (Kaynak: Consors Finanz Automobile Barometer 2019).
Alternatif olarak, otomobil üreticileri bataryayı belirli bir yolculuk mesafesi için daha küçük hale getirebilir. Bu, bir elektrikli otomobilin en pahalı parçasının maliyetini düşürür ve bunun neticesinde aracın fiyatı da azalır. Kröger, “Silisyum karbür yarı iletkenler, e-mobilitenin dönüşüm geçirmesini sağlayacak.” dedi. Yeni teknoloji daha da fazla tasarruf potansiyeli anlamına gelirken, daha az ısı kaybına ek olarak yongaların daha yüksek çalışma sıcaklıklarında çalışabilmesi, üreticilerin güç aktarma mekanizmalarının pahalı soğutma sürecinde maliyeti azaltabileceği anlamına geliyor. Bu, elektrikli araçların ağırlığı ve maliyeti üzerinde olumlu bir etki yapıyor.
Bosch hem otomotiv hem de yarı iletken sektörlerinde yüksek yetkinliğe sahip
Bosch, bu silisyum karbür teknolojisi ile sistematik olarak yarı iletken teknik bilgisini artırıyor. Şirket, SiC yarı iletkenleri gelecekte kendi güç elektroniklerinde de kullanacak. Bosch aynı zamanda yarı iletken üreten tek otomotiv tedarikçisi olduğundan, müşterileri için her iki dünyanın en iyi ürünlerini sunuyor. Kröger, “E-mobilite alanındaki sistemler konusunda derin anlayışımız sayesinde, silisyum karbür teknolojisinin faydaları doğrudan parçaların ve sistemlerin geliştirilmesine aktarılıyor.” dedi. Otomotiv yarı iletkenleri alanında önde gelen üreticilerden biri olan Bosch, küresel olarak benzersiz bu avantajdan neredeyse 50 yıldır fayda sağlıyor. Güç yarı iletkenlerine ek olarak, bunların arasında mikro elektromekanik sistemler (MEMS) ve uygulamaya özel entegre devreler (ASIC) de yer alıyor.
Hava yastıkları, gergi rulmanları, seyir kontrol sistemleri, yağmur sensörleri veya güç aktarma mekanizmalarında olmasına bakılmaksızın, modern otomotiv teknolojisinde yongalara dayanmayan bir alan pek bulunmuyor. 2018 yılında, ortalama bir otomobildeki yongaların değeri yaklaşık 370 Dolar’dı (337 Euro) (Kaynak: ZVEI). Bilgi-eğlence sistemleri, bağlanabilirlik, otomasyon ve elektrifikasyonla ilgili olmayan uygulamalar için bu tutar yılda yüzde 1 ila 2 artış gösterirken, bir elektrikli araçta ortalama olarak 450 Dolar (410 Euro) değerinde ilave yarı iletken yongalar bulunuyor. Uzmanlar, otonom sürüş neticesinde bu rakamın 1.000 Dolar (910 Euro) civarına gelmesini bekliyor. Bu da otomotiv pazarını, yarı iletken sektörünün büyümesini sağlayan faktörlerden biri haline getiriyor. Ayrıca yapay zeka, siber güvenlik, akıllı şehirler, sınır bilişim, akıllı evler ve ağa bağlı sanayi gibi önemli Nesnelerin İnterneti uygulamaları da bu alanda büyümeye destek sağlayacak.
Bosch, Reutlingen ve Dresden’deki yarı iletken fabrikaları ile bu gelişmelere hazır. Kröger, “Yarı iletken teknik bilgimiz, yeni otomotiv işlevlerinin ve IoT uygulamalarının geliştirilmesine yardımcı olmanın yanı sıra yongaları da sürekli olarak geliştiriyor.” ifadelerini kullandı.
Bosch, rekabet gücünü artırıyor
Yonga plakası olarak adlandırılan dairesel silisyum veya silisyum karbür disklerin yarı iletken yongalara dönüştürülmesi, 14 haftayı bulabilen kapsamlı bir üretim süreci içeriyor. Birçok kimyasal ve fiziksel süreçle yonga plakaları, her biri sadece birkaç milimetre boyutunda olan küçücük yongalar haline getirilerek son derece ince yapılar elde ediliyor.
Bosch, Haziran 2018’de Dresden’deki son teknoloji yarı iletken fabrikasında önemli bir aşamaya ulaştı. Üretim operasyonlarında, 300 milimetre çapında yonga plakaları kullanılacak. Bu, bir yonga plakasından çok daha fazla sayıda yonga elde edilebileceği, 150 ve 200 milimetre teknolojisine dayanan yarı iletkenlere oranla çok daha fazla ölçek ekonomisi sağlanabileceği anlamına geliyor. Bosch, yeni SiC yongalarını da üreteceği Reutlingen’de bu yarı iletkenlerin de üretimini gerçekleştiriyor. Reutlingen ve Dresden’deki yonga plakası fabrikaları birbirini mükemmel şekilde tamamlıyor. Bu da Bosch’un rekabet gücünü daha da fazla artırmasını sağlıyor. Kröger, “Yarı iletkenler, tüm elektrikli sistemlerin temel parçası. Verileri, geleceğin merakla beklenen hammaddesine dönüştürüyorlar. Faaliyet alanlarımızda önemi giderek arttığından, üretim operasyonlarımızı sürekli olarak genişletmek istiyoruz.” diye konuştu. Bosch, Dresden’deki yonga plakası fabrikasına yaklaşık 1 milyar Euro yatırım yapıyor. Bu, şirketin tarihinde tek seferde yaptığı en yüksek tutarlı yatırım oluyor. 2020 yılının ilkbaharında devreye alınacak yeni fabrikayı Bosch, sıfır karbon tesis olarak işletecek.