Milliarden-Chipfabrik im Saarland: Halbleiter für E-Autos, Solar- und Windstrom

Zwei Milliarden Euro wollen sich Wolfspeed (früher Cree) und ZF angeblich eine Produktionsstätte für Siliziumkarbid-(SiC-)Halbleiter kosten lassen. Es soll im saarländischen Ensdorf entstehen – auf dem Gelände eines früheren Kohlekraftwerks, nahe an der deutsch-französischen Grenze.

Das berichtet das Handelsblatt unter Berufung auf interne Quellen. Wolfspeed soll das Halbleiterwerk demnach betreiben und ZF als Minderheitsanteileigner ins Boot holen, etwa für das nötige Personal. Im Jahr 2027 soll am neuen Standort die Serienproduktion beginnen – natürlich auch hier wieder unter einer Voraussetzung: sofern die staatlichen Fördermittel stimmen. Der Neubau soll eines der weltweit größten Werke für SiC-Halbleiter werden.

Effiziente Leistungselektronik

Siliziumkarbid gehört zur Gruppe von Halbleitern mit breitem Bandabstand (Wide Bandgap), bei dem die Lücke zwischen einem niedrigen Energieniveau (Valenzband) und einem hohen (Leitungsband) deutlich ausgeprägter ist als etwa bei reinem Silizium.

Für Leistungselektronik ist das von Vorteil, weil Dioden aus diesem Material erst bei einer sehr viel höheren Spannung durchbrechen, also Strom leiten. Auch die maximale Stromdichte, die das Bauteil verträgt, ohne kaputtzugehen, ist wegen des breiten Bandabstands größer. Die Verlustleistung hingegen sinkt, was der Effizienz zugutekommt.

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Dadurch eignet sich Siliziumkarbid für die Produktion von effizienten Leistungshalbleitern wie Schalttransistoren (SiC-MOSFETs) und Dioden. In E-Autos etwa erhöhen sie die Reichweite, verkleinern die Leistungsmodule dank verringertem Kühlungsaufwand und ermöglichen die Ansteuerung stärkerer Motoren. Frequenzumrichter mit SiC-Schaltern werden auch für andere Elektromotoren entwickelt, etwa für industrielle Antriebe, Schienen- und Luftfahrzeuge. SiC-Halbleiter können aber etwa auch in E-Auto-Ladesäulen, in Server-Netzteilen und unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USVs) zum Einsatz kommen.

Bei erneuerbaren Energien helfen SiC-Bauelemente bei der Einspeisung ins Stromnetz – sei es in den Wechselrichtern von Balkonkraftwerken, in Akkuspeichern oder in Windparkanlagen. SiC-Schaltungen versprechen auch Vorteile für die Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ/HVDC) in Stromverteilnetzen. Daher wird ein stark wachsender Bedarf an SiC-Halbleitern prognostiziert.

Weitere SiC-Halbleiterhersteller

Bosch produziert ebenfalls schon SiC-MOSFETs am deutschen Standort Reutlingen, STMicro unter anderem in Italien. Infineon baut die Produktion primär in Asien aus. Zu den weiteren Herstellern von SiC-Halbleitern gehören Coherent (II-VI), Microchip, NXP, Onsemi und Vishay mit einem ebenfals deutschen Werk.

Zum effizienten Schalten kleinerer Spannungen etwa in USB-Ladegeräten kommen hingegen zunehmend Galliumnitrid-(GaN-)Leistungshalbleiter zum Einsatz. Auch dieses III-V-Verbindungsmaterial gehört zu den Wide-Bandgap-Halbleitern.

(mma)