Per aumentare l’autonomia dei veicoli elettrici non c’è solo la corsa ad avere a bordo accumulatori sempre più capaci o generatori di emergenza: aumentando l’efficienza della gestione elettronica della parte ad alta potenza del motore e della batteria ricorrendo a semiconduttori realizzati in carburo di silicio è possibile incrementare l’efficienza complessiva, incrementando l’autonomia del 6% grazie a minori sprechi di energia.
Bosch ha presentato la nuova tecnologia che, rispetto ai semiconduttori in silicio utilizzati fino a oggi, quelli di nuova concezione offrono una migliore conduttività elettrica, che consente superiori frequenze di commutazione assicurando al contempo meno dispersione di energia sotto forma di calore, tanto che secondo Harald Kröger del direttivo del gruppo tedesco, «i semiconduttori in carburo di silicio offrono più potenza ai motori elettrici. Per gli automobilisti significa un aumento dell’autonomia pari al 6%». Bosch produce i chip dei semiconduttori di nuova generazione nel suo stabilimento di Reutlingen, 40 km a sud di Stoccarda.
I semiconduttori in carburo di silicio fissano nuovi standard per la velocità, la dispersione di calore e le dimensioni. Il processo di produzione inizia con l’aggiunta di atomi di carbonio alla struttura cristallina del silicio ultra puro, utilizzato per produrre i semiconduttori. Il legame chimico che viene a crearsi trasforma i chip dei semiconduttori in vere centrali di energia. I vantaggi che ne derivano sono molti, in particolare per le applicazioni nei veicoli elettrici e ibridi.
Nell’elettronica di potenza assicurano la riduzione del 50% della dispersione di energia sotto forma di calore. Un risparmio che si traduce in maggiore efficienza e più energia per il motore elettrico e, di conseguenza, per l’autonomia della batteria.
Grazie a questa tecnologia, le case produttrici possono inoltre costruire batterie più piccole per gamme specifiche, consentendo di ridurre il costo di uno dei componenti che più incidono sul prezzo finale dell’auto elettrica.
«I semiconduttori in carburo di silicio trasformeranno l’elettromobilità» ha proseguito Kröger. La nuova tecnologia offre ulteriori possibilità di risparmio lungo tutta la linea produttiva: la riduzione delle perdite di calore dei chip, insieme alla loro capacità di funzionare a temperature di esercizio molto più elevate, permette ai produttori di risparmiare sui costosi impianti di raffreddamento dei componenti dei sistemi di propulsione. L’impatto sul peso e i costi dei veicoli non può che essere positivo, visto che con l’avvento dell’elettromobilità il valore medio dei chip presenti in un’auto standard era nel 2018 di circa 337 euro, mentre in media un veicolo elettrico ha a bordo l’equivalente di 410 euro di chip semiconduttori in più. Un valore che, secondo gli esperti, aumenterà di circa 910 euro per la guida autonoma.
Per trasformare i wafer, ovvero i dischi di silicio o carburo di silicio, in chip semiconduttori occorre un iter di produzione complesso, che può durare fino a 14 settimane. Tramite diversi processi chimici e fisici, i wafer acquisiscono le strutture ultra sottili che andranno a formare i minuscoli chip, ognuno dei quali misura solo pochi millimetri. Nel giugno 2018, Bosch ha posto la prima pietra della sua fabbrica d’avanguardia di semiconduttori a Dresda, in cui le attività di produzione utilizzeranno wafer del diametro di 300 mm: questa dimensione consente di ricavare molti più chip da un solo wafer, con economie di scala più produttive rispetto ai semiconduttori prodotti con la tecnologia da 150 e 200 mm. Bosch realizza questi ultimi a Reutlingen, dove produrrà anche i nuovi chip SiC.
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