„STMicroelectronics engagiert sich dafür, mit seiner zur Spitzenklasse zählenden Siliziumkarbid-Technologie die Zukunft der Elektromobilität und der industriellen Effizienz voranzutreiben. Zu diesem Zweck sind wir dabei, die SiC-Mosfet-Technologie mit Innovationen bei den Bauelementen, den fortschrittlichen Gehäusen und den Power-Modulen weiter voranzubringen“, erklärt Marco Cassis, President der Analog, Power & Discrete, MEMS and Sensors Group von ST.
„Zusammen mit unserer Strategie der vertikal integrierten Fertigung liefern wir SiC-Technologie von branchenführender Leistungsfähigkeit und bieten zudem eine resiliente Lieferkette, um der wachsenden Nachfrage unserer Kunden gerecht zu werden und zu einer nachhaltigeren Zukunft beizutragen.“
Als Marktführer auf dem Gebiet der SiC-Leistungs-Mosfets treibt ST die weitere Innovation voran, um den höheren Wirkungsgrad und die größere Leistungsdichte von SiC gegenüber Silizium-Bauelementen auszunutzen. Von der nun vorgestellten, neuen Generation von SiC-Bauelementen sollen durch weitere Fortschritte bezüglich des Platzbedarfs und des Energiespar-Potenzials künftige Traktionswechselrichter-Plattformen für Elektrofahrzeuge profitieren.
Obwohl der EV-Markt wächst, bleibt das Erreichen einer großen Verbreitung eine Herausforderung und die Automobilhersteller sind dementsprechend bestrebt, erschwinglichere Elektrofahrzeuge anzubieten. Mit SiC-basierten 800-V-Antriebssystemen für Elektrofahrzeuge ist es gelungen, die Ladezeiten zu verkürzen und das Fahrzeuggewicht zu verringern, sodass die Hersteller Premiummodelle mit mehr Reichweite produzieren können.
Die neuen SiC-Mosfets von ST, die es mit 750 und 1.000 V Nennspannung geben wird, werden die Energieeffizienz und Leistungsfähigkeit von 400- und 800-V-Traktionswechselrichtern für EVs verbessern und die SiC-typischen Vorteile auch für Mittelklasse- und Kompakt-EVs erschließen – beides wichtige Segmente für das Erreichen einer massenweisen Verbreitung.
Geeignet ist die SiC-Technologie der neuen Generation auch für industrielle Hochleistungs-Anwendungen wie etwa PV-Wechselrichter, Energiespeicher-Lösungen und Rechenzentren und sie wird die Energieeffizienz dieser expandierenden Anwendungsgebiete deutlich steigern können.
Verfügbarkeit
ST hat die Qualifikation der 750-V-Klasse der vierten SiC-Technologiegeneration abgeschlossen, und der Abschluss der Qualifikation der 1.200-V-Klasse wird für das erste Quartal 2025 erwartet. Anschließend folgt die kommerzielle Verfügbarkeit von Bauelementen mit Nennspannungen von 750 und 1.200 V, sodass Lösungen für Anwendungen entwickelt werden können, die von herkömmlichen, mit normaler Netzspannung gespeisten Systemen bis zu Hochspannungs-EV-Batterien und -Ladegeräten reichen.
Anwendungsfälle
Die SiC-Mosfets der vierten Generation von ST sorgen gegenüber siliziumbasierten Lösungen für einen höheren Wirkungsgrad, kompaktere Bauelemente, reduziertes Gewicht und eine größere Fahrzeugreichweite. Diese Vorteile sind entscheidende Voraussetzungen, um eine allgemeine Verbreitung von Elektrofahrzeugen zu erreichen.
Führende EV-Hersteller arbeiten deshalb gemeinsam mit ST daran, die vierte SiC-Technologiegeneration in ihre Fahrzeuge einzuführen, um die Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz zu verbessern. Auch wenn EV-Traktionswechselrichter die primäre Anwendung sind, eignen sich die SiC-MOSFETs der Generation 4 von ST auch für leistungsstarke industrielle Antriebe, in denen die verbesserten Schalteigenschaften und die erhöhte Robustheit der Bauelemente zum Tragen kommen.
Unter dem Strich entstehen dadurch effizientere und zuverlässigere Motorregelungen, was den Energieverbrauch und die Betriebskosten in industriellen Anwendungen reduziert. Im Bereich der erneuerbaren Energien steigern die SiC-Mosfets der vierten Generation den Wirkungsgrad von PV-Wechselrichtern und Energiespeicher-Systemen, womit sie einen Beitrag zu nachhaltigeren und kosteneffektiveren Energielösungen leisten.
Nicht zuletzt können die neuen SiC-Mosfets in Stromversorgungen für KI-Serverrechenzentren zum Einsatz kommen. Hier sind ihr hoher Wirkungsgrad und ihre Kompaktheit entscheidend dafür, dem erheblichen Energiebedarf und dem anspruchsvollen Wärmemanagement Rechnung zu tragen.
Die weitere Roadmap
Um die Entwicklung von SiC-Leistungsbausteinen mit Hilfe seiner Strategie der vertikal integrierten Fertigung anzukurbeln, arbeitet ST parallel an mehreren Neuheiten im Bereich der SiC-Technologie. Damit sollen die Leistungshalbleiter-Technologien in den kommenden drei Jahren vorangebracht werden.
Die fünfte Generation der SiC-Leistungsbausteine von ST etwa wird durch eine Technologie mit hoher Leistungsdichte auf der Basis einer planaren Struktur geprägt sein. Gleichzeitig arbeitet ST an der Entwicklung einer grundlegenden Innovation, die gegenüber den jetzigen SiC-Technologien herausragend niedrige RDS(on)-Werte bei hohen Temperaturen und eine weitere RDS(on)-Reduzierung verspricht.
