Silisyum karbür yarı iletkenler, elektrikli otomobilleri daha verimli hale getiriyor

• Harald Kröger: “Silisyum karbür yarı iletkenler, elektrikli motorlara daha fazla güç sağlıyor. Sürücüler için bu, menzilde yüzde 6’lık bir artış anlamına geliyor.”
• Sadece Bosch, hem otomotiv hem de yarı iletken teknolojilerinde yüksek seviyede yetkinliğe sahip.
• Bosch, Dresden’deki yeni yarı iletken fabrikasıyla rekabet gücünü artırıyor.

Reutlingen ve Dresden, Almanya – 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, global 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 dolardı (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.

• Mobilite Çözümleri İş Kolu Başkanı Stefan Hartung: “48 volt hibridizasyonu, yarının otomotiv pazarında asgari standart olacak.”
• 2025 yılı itibarıyla, yeni otomobillerin yaklaşık yüzde 20’si 48 voltluk sisteme sahip olacak.
• Bosch’un 48 volt batarya üretimi 2018 yılının sonlarında Wuxi’de başladı.

Stuttgart, Almanya – Bosch ve Contemporary Amperex Technology Co. Limited (CATL), yüksek performanslı batarya hücreleri konusunda uzun süreli bir stratejik iş birliği anlaşması imzaladı. İş birliğiyle CATL, bu hücreleri Bosch gereksinimlerine uygun olarak tasarlayacak, geliştirecek ve üretecek. Hücreler, Bosch tarafından geliştirilen 48 volt bataryada kullanılacak. Bu batarya, verimliliği global olarak çok daha önemli bir hale gelen 48 volt hibrit güç aktarım mekanizması sistemlerinin temel parçası.

Teknoloji ve servis sağlayıcısı Bosch yapılan iş birliğiyle, batarya hücrelerinin uzun vadede tedariğini de güvence altına almış oldu. Bosch Yönetim Kurulu Üyesi ve Mobilite Çözümleri İş Kolu Başkanı Dr. Stefan Hartung, iş birliğine ilişkin yaptığı değerlendirmede, “Batarya hücrelerini anlamamız gerekiyor ama bunları kendimizin üretmesi gerekmiyor. CATL ile yapılan iş birliği neticesinde, köklü bir lityum iyon batarya hücresi uzmanıyla ortaklaşa çalışmalar gerçekleştireceğiz. Sistem teknik bilgimiz ve batarya yönetimindeki uzmanlığımız bir araya geldiğinde, 48 volt batarya pazarındaki güçlü konumumuzu daha da ileriye taşıyacağız” dedi.

Dünyanın önde gelen lityum iyon batarya uzmanlarından biri olan CATL, şu anda Erfurt Almanya’da bir batarya fabrikası kuruyor. Bosch açısından bu iş birliği, elektromobilite alanında pazar liderliğine giden yolda bir başka adımı oluşturuyor. Birçok global otomobil üreticisi daha şimdiden Bosch’un 48 volt bataryasını kullanıyor.

48 volt sistemi, yarının otomotiv pazarında asgari standart olacak

Bosch’un 48 volt sistemlere ilişkin portföyü, DC/DC konvertörler ve elektrikli makineler gibi diğer sistem bileşenlerini de kapsayacak şekilde 48 volt bataryanın ötesine geçiyor. Bu teknolojiyle Bosch, tüm araç sınıflarını geleceğin emisyon gereksinimleri için hazır hale getirmeyi ve ekonomik hibridizasyon sunmayı hedefliyor. 48 volt elektrifikasyon, içten yanmalı motora bir elektrikli motor ekliyor. Bu motor, fren sırasında ortaya çıkan enerjiyi geri kazanarak şarj olan 48 volt batarya ile çalışıyor. Böylece, yakıt tüketimi yüzde 15 oranında azaltılabiliyor. Hartung, “Verimliliği artırmak istiyorsak, fren enerjisinin kullanılmadan boşa gitmesine artık izin veremeyiz. Bu 48 volt hibridizasyon yarının otomotiv pazarında kesinlikle asgari standart olacak” dedi.

48 volt çözümler pazarı, dünya genelinde büyüyor. Bosch, 2025 yılı itibarıyla dünya genelinde satılan yeni otomobillerin yaklaşık yüzde 20’sinde 48 voltluk bir sistem ve buna uygun bir batarya bulunacağını öngörüyor. 48 volt sistemlere olan talep, başta Avrupa ve Çin olmak üzere artıyor.

Düşük maliyetli ve kolaylıkla entegre edilebilir

Bosch’un Wuxi Çin’deki fabrikası, geçtiğimiz yıl ilk nesil 48 volt batarya üretimine başladı. Bu ürünün en son versiyonunun ayırt edici özelliği, bataryanın küçük olması ve pasif bir şekilde soğuması. Bu, otomobil üreticilerinin bataryayı araç modellerine kolay bir şekilde entegre edebileceği ve herhangi bir ek soğutma ünitesine ihtiyaç duyulmayacağı anlamına geliyor. Ayrıca üretici firmalar, tescilli mühendislik çalışmaları için gereken uzun ve masraflı çabaları ortadan kaldırabilirler. Hartung, “48 volt bataryamızın pazarda lider konuma ulaşacağından ve 48 volt hibridi kitle pazar için ekonomik hale getireceğinden eminiz.” dedi.

E-mobilite ekosisteminde uzmanlık

Diğer şirketlere oranla e-mobilite alanında daha geniş bir pozisyona sahip olan Bosch, 2020 yılı ve sonrasında ortaya çıkacak olan kitle e-mobilite pazarında lider olmayı hedefliyor. Şirket, bu alandaki satışlarını 2025 itibarıyla on kattan fazla artırarak 5 milyar Euro’ya yükseltmeyi planlıyor. Bosch elektrikli güç aktarım mekanizması bileşenleri, şu anda dünya genelinde bir milyondan fazla araçta yer alıyor. Bugüne kadar 50 elektrikli araç platformunda güç aktarım mekanizması projesi yürüten Bosch, dünyanın en büyük ve en hızlı büyüyen elektrikli araç pazarı olan Çin’de pazar lideri. Bosch teknolojisi; elektrikli bebek arabaları, bisikletler ve scooterlardan binek otomobillere ve ticari araçlara kadar neredeyse her araç sınıfında görülebiliyor. Bu nedenle şirketin uzmanlığı, tüm e-mobilite ekosistemini kapsıyor. Bosch, sekiz Avrupa ülkesinde elektrikli araç sürücülerine yaklaşık 40.000 şarj noktasına uygulama tabanlı erişim sağlamak üzere çeşitli otomobil üreticileriyle iş birliği yapıyor.