Chipdurchbruch bei Onsemi soll deutschen E-Autos mehr Reichweite bringen

Der Halbleiterhersteller Onsemi hat eine neue Embedded Power Platform (EPP) vorgestellt, mit der sich Traktionswechselrichter in E-Autos bis zu 4x dichter bauen lassen sollen. Die Leistungsverluste sinken laut Unternehmen um 15 Prozent gegenüber konventionellen Lösungen, was leichtere und kompaktere Fahrzeuge ermöglicht. Bei der neuen Bauweise dient der Silizium-Wafer selbst als Grundlage des Packages, wie Onsemi zur Ankündigung erklärte.

Wie Chips die Reichweite beeinflussen

Leistungselektronik-Chips aus Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) wandeln den Gleichstrom der Batterie in Wechselstrom für den Motor um. Die Effizienz dieser Umwandlung wirkt sich direkt auf Reichweite und Ladefähigkeit aus. Onsemi liefert bereits die Leistungsmodule EliteSiC 1200V für Traktionswechselrichter an Volkswagen, als Komplettlösung für die nächste Generation von Elektrofahrzeugen. Beim Kia EV6 GT kommen EliteSiC-Module mit 800V-Umwandlung für den Hinterachsen-Motor zum Einsatz, was einen Reichweitengewinn von 5 Prozent ermöglicht. Parallel arbeitet Onsemi an vertikaler GaN-Technologie, die Energieverluste um bis zu 50 Prozent reduzieren soll und für kompakte E-Mobilitätssysteme gedacht ist.

800-Volt-Bordnetze setzen sich zunehmend als Standard bei Premium- und Sportfahrzeugen durch, weil sie höhere Ladeleistung und mehr Reichweite ermöglichen. Wie ein Fachautor zur 800-Volt-Analyse erklärt, ist bei höherer Spannung nur die halbe Stromstärke nötig für die gleiche Leistung, wodurch die Effizienz des Elektroantriebs steigt. Der Volvo EX90 zeigt das praktisch: Mit 800-Volt-Batteriemanagement und optimierten Ladevorgängen erreicht er bis zu 350 kW Ladeleistung, was in 10 Minuten für 250 Kilometer Reichweite reicht. Auch ZF entwickelt gemeinsam mit Onsemi Siliziumkarbid-Leistungselektronik für 800-Volt-Plattformen im Premium- und Sportwagensegment.

Wettlauf mit chinesischer Konkurrenz

Die technologischen Fortschritte bei der Leistungselektronik treffen auf einen Markt, in dem chinesische E-Auto-Marken erobern Europa mit Tempo und dabei auf lokale Halbleiterhersteller sowie vertikale Batterieintegration setzen. Laut einer Analyse können chinesische Produzenten dadurch Kostenvorteile von bis zu 46 Prozent gegenüber deutschen Herstellern erzielen, auf dem heimischen Markt kommen chinesische Anbieter zudem auf einen Marktanteil von 80 Prozent. Eine Analyse zum China-Wettbewerb fasst die Entwicklung so zusammen: Leistungselektronik und Batterie rücken in den Vordergrund, die Wertschöpfungskette werde durch die Elektrifizierung fundamental verändert.

Deutsche Zulieferer wie Bosch und Continental reagieren, indem sie Produktionslinien und Forschungskapazitäten in China aufbauen, um Entwicklungszeiten zu halbieren. Die Dringlichkeit dieser Anpassung zeigt sich auch daran, dass die Zulieferer-Krise durch die E-Auto-Flaute deutsche Unternehmen zusätzlich unter Druck setzt. Ob Partnerschaften zwischen deutschen Autobauern und Halbleiterherstellern wie Onsemi ausreichen, um mit den Kostenstrukturen chinesischer Wettbewerber mitzuhalten, bleibt offen.

Offene Fragen zur Serienreife

Unklar ist bislang, wie viel SiC- und GaN-Kapazität Onsemi bis 2030 in Europa aufbauen will und ob diese Kapazität für den deutschen Volumenbedarf ausreicht. Ebenso fehlen bislang konkrete Angaben, welche Reichweitensteigerungen in Kilometern aktuelle Onsemi-Wechselrichter in Serienfahrzeugen unter realen Bedingungen tatsächlich erzielen. Auch der Konkurrenzdruck durch neue Marktteilnehmer wie im Fall der Skynomad-SUVs von Xiaomi, die binnen einer Woche über 100.000 Vorbestellungen sammelten, verdeutlicht, wie schnell sich die Wettbewerbslage verschieben kann.