Martin Damerow

Die Aufregung war groß, als ein namhafter Kfz-Zulieferer verkündete, ein hypermodernes Chip-Forschungszentrum in der Metropolregion etablieren zu wollen. Wo genau die Einrichtung entstehen soll, ist noch ein gut gehütetes Geheimnis. Aber eins ist jetzt schon klar: Dort wird ein wichtiger Bestandteil der Mobilität von morgen entwickelt werden.<h2>Kooperation mit US-Konzern</h2>Wie das einst aussehen wird, weiß Carsten Götte, Leiter Produktlinie Elektronik beim Unternehmen ZF. Die Firma mit Stammsitz in Friedrichshafen hat sich mit einem starken Partner, dem auf Halbleiter spezialisierten US-Konzern Wolfspeed zusammengetan, um die Mikrochips der nächsten Generation zu konstruieren und in den Markt einzuführen. Warum? „Wir wollen die Leistungselektronik für Anwendungen in der Elektromobilität entscheidend optimieren, dazu braucht es starke Partner. Unser Unternehmen will tiefer in die Wertschöpfungskette einsteigen, das heißt von der Entwicklung des Halbleiter-Chips bis zur Applikation im Fahrzeug.“((Platzhalter))Wer mit Götte redet, dem wird schnell klar, dass sein Arbeitgeber bei der Mobilitätswende ganz vorne mitmischen will. Gelingen soll dies mit einem Mikrochip, der andere Komponenten enthält als herkömmliche Modelle – und damit weitaus effektiver arbeiten kann. Das Zauberwort heißt: Siliziumkarbid. Der ZF-Elektronikexperte erklärt das so: „In modernen E-Autos sitzt eine Leistungselektronik, auch Inverter genannt, zwischen Elektromotor und Batterie. Der Motor benötigt Wechselstrom, die Batterie speichert aber nur Gleichstrom, der Inverter dazwischen macht nichts anderes, als den Strom zu wandeln. Der trifft im Halbleiterelement auf einen gewissen Widerstand, wodurch sich ein Chip erhitzt“ – ein für die Konstrukteure unerwünschter, aber technisch unvermeidlicher Nebeneffekt.((ContentAd))In herkömmlichen Chips wird Silizium verwendet – ein Material, das einen relativ hohen inneren Widerstand aufweist. „Bei Siliziumkarbid ist dieser Widerstand weitaus geringer“, erläutert Götte, „ich kann den Strom also weitaus effizienter durch den Halbleiter bewegen und habe weniger thermische Verluste.“ Was eher nüchtern klingt, hat für den Endverbraucher, in diesem Fall den Fahrer eines E-Autos, überaus angenehme Effekte: Die Reichweite des Wagens beispielsweise – bei vielen E-Autos immer noch so etwas wie eine Achillesferse - steigt signifikant. Das kann man sogar beziffern, Götte spricht von 30 bis 40 Prozent Verringerung der Leistungsverluste durch den Einsatz der Siliziumkarbid-Technologie. „Je weniger ich thermisch verliere, desto mehr kann ich in Reichweite übersetzen“, so sein Fazit.((Platzhalter))Diese Super-Chips gibt es nicht nur auf dem Reißbrett oder in Computersimulationen: Sie werden bereits gebaut.„ZF ist einer der ersten Konzerne, die einen 800-Volt-Siliziumkarbid-Inverter industrialisiert haben, die Serienproduktion ist gerade am hochlaufen“, schwärmt Götte. „Damit bringen wir die Technologie auf den Markt. Die Probephase ist abgeschlossen, jetzt wird die Technologie industriell angewendet. Ein chinesischer Automobilkonzern sowie die Sportwagenfirma Maserati gehören zu den ersten, die diese Inverter in ihre Fahrzeuge einbauen.“Und das ist erst der Anfang. In dem angekündigten Thinktank in der Metropolregion werden etwa 150 Forscher damit beschäftigt sein, diese Technologie weiterzuentwickeln. Sie lässt sich nicht nur bei E-Autos einsetzen: Auch bei Windkraftanlagen oder in der Solarthermie kann sie zur Anwendung kommen - „eigentlich bei allem, wo hohe Ströme fließen und schnell geschaltet werden muss“, so der promovierte Ingenieur.<h2>Leistungsdichte soll noch verbessert werden</h2>Entscheidend ist schnelles Schalten, so Götte weiter, „Applikationswissen entscheidet darüber, wie der Chip angesteuert wird. Das wird eines der Forschungsvorhaben in der Metropolregion Nürnberg werden.“ Erhöht werden soll dort auch die Leistungs- und damit die Energiedichte, „dazu verfolgen wir diverse Entwicklungskorridore.“ZF und Wolfspeed versprechen sich große Chancen auf diesem Wachstumsmarkt, auf dem auch das Nürnberger Unternehmen Sicrystal sehr erfolgreich ist. „Siliziumkarbid wird ein essentieller Bestandteil in der Zukunft der Elektrifizierung sein“, da ist sich Götte ganz sicher. „Unser Applikationswissen soll in der Metropolregion letztlich in Chipentwicklungstechnologie übersetzt werden“, erläutert er und ist begeistert vom technisch-industriellen und universitären Umfeld, das sein Unternehmen im Großraum Nürnberg vorfindet. „Das erhöht auch unsere Chancen, gut ausgebildete Mitarbeiter zu gewinnen“, so seine Hoffnung.((Module))Das alles passt zu dem Wunsch, den Bundeswirtschaftsminister Robert Habeck (Grüne) unlängst geäußert hat, wonach die deutsche Industrie danach streben sollte, unabhängiger von Lieferanten aus dem Ausland zu werden und die Fertigung von Hightech-Elektronik im Inland anzusiedeln – so wie ZF das tut und im Saarland eine riesige Chipfabrik hochzieht.„Das ist ja am Ende genau die Grundidee, warum wir als klassischer Autozulieferer in die Chipproduktion einsteigen – um unsere Lieferketten zu unterstützen und abzusichern“, so Götte. Den Weg „hin zum E-Auto, weg vom Verbrenner“ hält er für entschieden und unumkehrbar. In nicht allzu ferner Zukunft könnte es auf unseren Straßen schon bald so aussehen wie es in Norwegen: Von fünf Autos sind dort vier elektrisch unterwegs. Götte ist überzeugt: „Auch in Deutschland werden wir weiter steigende Zahlen sehen.“

powi-halbleiter

a-imago-20230419_114059-2.jpg

Großes Geheimnis: Wo entsteht das Chip-Forschungszentrum von ZF und Wolfspeed in der Region?

Profilbild Erik Stecher

Erik Stecher

powi-wafer

Nürnberger Firma Sicrystal boomt mit Halbleiterscheiben für die E-Mobilität und plant neue Standorte

https://images.nordbayern.de/image/contentid/policy:1.13217011:1683116759/image/e-arc-tmp-20230503_121032-1.jpg?f=16:9&h=320&m=FIT&w=600&$p$f$h$m$w=946d468

/wirtschaft/thinktank-in-der-metropolregion-so-wird-franken-zum-halbleiter-mekka-1.13854418

Die Siliziumkarbid-Technologie wird die Halbleiterwelt revolutionieren. Ein Unternehmen, das ganz vorne mitspielt, setzt dabei auf Knowhow aus der Metropolregion. Ein Experte verrät, warum diese neuartigen Mikrochips so überlegen sind.

Thinktank in der Metropolregion: So wird Franken zum Halbleiter-Mekka