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Öko-Boom macht Leistungshalbleiter zum Wachstumsgeschäft

Mit dem Forschungsfahrzeug E-Cart erprobt Infineon Elektroauto-Technologien. Abb.: Infineon

Mit dem Forschungsfahrzeug E-Cart erprobt Infineon Elektroauto-Technologien. Abb.: Infineon

Jährliches zehn Prozent Zuwachs bei Infineon

Dresden/München, 16.9.2011. Leistungs-Halbleiter werden mehr und mehr zu einem Wachstumstreiber bei Infineon. Denn der weltweite Boom von Ökostrom und Elektrofahrzeugen führt bei dem deutschen Chiphersteller zu einer steigenden Nachfrage für Steuerelektronik, die den hohen Spannungen und Strömen in Elektroautos, Windkraftanlagen und Solarkraftwerken gewachsen ist. „Bei Leistungshalbleitern haben wir ein jährliches Umsatzwachstum von etwa zehn Prozent“, erklärte die Dresdner Standortsprecherin Diana Heuer.

Elektronikanteil steigt im Elektroauto steil an

Und Hans Adlkofer, bei Infineon Vizepräsident für Automobil-Systemelektronik, rechnet damit, dass sich dieser Trend bei allen Halbleitern fürs Auto fortsetzt: „In einem durchschnittlichen Auto steckt heutzutage Elektronik im Wert von etwa 270 Euro“, sagte er mit Blick auf die „Internationale Automobilausstellung IAA 2011“, die derzeit bis zum 25. September in Berlin stattfindet. „In einem Elektroauto kann dieser Elektronikanteil auf 900 Euro steigen“.


In diesem lukrativen Geschäftsfeld spielt Dresden im Konzernverbund eine Schlüsselrolle: Lohnte es sich früher nur bei klassischen Massenprodukten wie Prozessoren und Computerspeichern eine Fertigung auf 300-Millimeter-Siliziumscheiben (die in der Anschaffung teuer sind, aber hohe Stückzahlen ermöglichen), hat sich Infineon inzwischen entschlossen, auch für Leistungshalbleiter eine 300-mm-Fabrik in Dresden einzurichten. Insgesamt fließen rund 250 Millionen Euro in dieses Projekt.

Hans Adlkofer (Infineon): „In nahezu jedem Elektrofahrzeug, das Sie auf der Straße sehen, steckt mindestens ein Baustein aus Dresden drin“

Damit will der Konzern seine technologische Position und sein Gewicht am Markt ausbauen. In diesem Sektor habe man einen weltweiten Marktanteil von 50 Prozent, erklärte Hans Adlkofer, der Infineon-Vizepräsident für Automobil-Systemelektronik, anlässlich der „Internationalen Automobilausstellung IAA 2011 (vom 15. bis 25. September in Berlin). „In nahezu jedem Elektrofahrzeug, das Sie auf der Straße sehen, steckt mindestens ein Baustein aus Dresden drin“, sagte er. Hybridauto-Pionier „Toyota“ kocht da allerdings sein eigenes Süppchen und stellt seine Steuerelektronik selbst her.

Noch ist das Ringen um technologische Pfade und Marktanteile für die elektromobile Zukunft freilich im vollen Gange. Dabei spielen unter anderem folgende Punkte eine Rolle:

-> Förderung und Marktposition:

Der Elektro-Roadster von Tesla. Abb.: Tesla Motors

Der Elektro-Roadster von Tesla. Abb.: Tesla Motors

In den USA sind laut Angaben des deutschen Hightechn-Branchenverbandes „Bitkom“ bis 2015 E-Auto-Förderprogramme im Gesamtumfang von umgerechnet 22 Milliarden Euro geplant. Hier hat die Elektro-Sportwagenschmiede „Tesla“ bereits einiges Know-How angehäuft, das inzwischen auch von den Europäern angezapft wird. Zudem legt der Staat viel Wert darauf, die einheimische Autoindustrie technologisch wieder in die erste Liga zu führen, nachdem GM und andere in der Weltwirtschaftskrise dramatische Rückstände offenbart hatten.

In Japan haben Autobauer wie Toyota, die als erste in die Hybridtechnologie investierten und damit auch in den USA Fuß fassen konnten, haben da eindeutig einen Vorsprung. Zu erwarten ist, dass die Hybridtechnik noch auf Jahrzehnte als Übergangstechnologie die Elektromobilität bestimmen kann.

In Europa setzen führende Hersteller wie VW, BMW, Mercedes und Renault – mit einiger Verspätung – nun stark auf den Trend zum reinen Elektroauto, wobei auch Antriebe mit Brennstoffzellen erprobt werden. Im Autoland Deutschland sind bis 2013 freilich nur rund 1,5 Milliarden Euro Fördermittel für diese Themen vorgesehen, die sich in erheblichen Maße auf verbesserte Batterietechnologien konzentrieren.

Elektrofahrräder sind in China zum Massenvehikel geworden. Abb.: Max Bright Shanghai

Elektrofahrräder sind in China zum Massenvehikel geworden. Abb.: Max Bright Shanghai

China mischt derweil – von vielen wieder mal unterschätzt – bereits kräftig in der Elektromobilität mit: Das Reich der Mitte hat dafür Förderprogramme im Umfang von umgerechnet zehn Milliarden Euro aufgelegt. In einigen Gegenden erhalten E-Auto-Käufer durch die Kombination aus zentralstaatlicher und regionaler Förderung einen Großteil des Kaufpreises erstattet. Auch werden wichtige Komponenten für Lithium-Ionen-Batterien wie Separatoren, Kathoden und Anoden zwar von BASF und anderen deutschen Firmen hergestellt, die weltweite Akku-Produktion konzentriert sich aber weitgehend in China und Japan. Und: In China sind Elektrofahrzeuge bereits millionenfach im Einsatz. Keine Hightech-E-Autos, sondern Elektro-Fahrräder und e-Kleinstautos. So werden etwa 80 Prozent der 25 Millionen jährlich weltweit produzierten E-Bikes in China gefertigt. Auch hier kommen übrigens (noch) deutsche Komponenten zum Einsatz: Ein Großteil der Kontrollelektronik kommt von Infineon.

 

-> Energiequellen und Reichweite:

Die allermeisten Elektro- und Hybridautos verwenden Lithium-Ionen-Akkus. Die sind allerdings schwer, teuer, werden schnell heiß und bieten eine noch zu geringe Reichweite (meist um die 150 Kilometer pro Ladung). Je nach Motorisierung entfallen bei einem Elektroauto allein 3500 bis 18 000 Euro des Gesamtpreises nur auf die Batteriekosten. Im Verbrauch sind E-Autos dann wieder günstig: Eine „Tankfüllung“ kostet oft nur um die fünf Euro.

Außerdem braucht das Nachladen noch zu lange: Selbst eine Teilladung an speziellen Starkstrom-Säulen dauert mindestens 20 Minuten und die „Übernacht-Ladung“ an der Steckdose daheim ist nur für Eigenheimbesitzer eine Option. Experimentiert wird daher zum Beispiel mit „Superkondensatoren“, die sich binnen Sekunden aufladen und die Energie dann dosiert an den Akku abgeben. Diese „Super Caps“ sind aber noch derart teuer, dass der Einsatz vorerst nur für Elektro-Laster und -Busse erwägenswert erscheint. Ein anderer möglicher Pfad ist die Stromerzeugung durch wasserstoffbetankte Brennstoffzellen im Auto. Auch der bloße Akku-Austausch an der Tankstelle wurde erwogen – inzwischen aber wieder verworfen, da sich die Hersteller auf keine Standards einigen konnten.

-> Gewicht:

Weil Akkus so schwer sind, gehen Hersteller wie BMW dazu über, ihre Elektroautos mit hohem Karbon-Einsatz zu bauen. Dieses Material ist allerdings recht teuer und wurde früher nur in der Raumfahrt und im Rennsport verwendet, wo Handarbeit möglich ist und die Kosten eine untergeordnete Rolle spielen. Für Serien-Autos müssen daher zunächst automatisierte Massenzuschnitt-Verfahren und geringe Preise her.

 

-> Elektronik

Normale Computerchips arbeiten mit Strömen von wenigen Volt und Milli-Ampere. Für die Steuerelektronik von E-Bikes kann man zumindest noch klassische Leistungshalbleiter einsetzen, die mit 30 bis 60 Volt funktionieren. Hybrid- und Elektroautos hingegen werden von Wechselstrommotoren der Leistungsklassen 20 bis 160 Kilowatt angetrieben. Um die Gleichspannung der Akkus auf die Wechselspannung der Motoren zu transformieren und andere Prozesse zu steuern, sind dann schon Spezial-Leistungschips nötig, die typischerweise Stromstärken von 200 bis 800 Ampere und Spannungen von 200 bis 380 Volt aushalten. Sie müssen auch gelegentliche Spannungsspitzen von bis zu 1200 Volt abkönnen, ohne durchzuschmoren.

Karbon soll für leichtere Autos sorgen. Abb.: Racingjeff/ Wikipedia

Karbon soll für leichtere Autos sorgen. Abb.: Racingjeff/ Wikipedia

Infineon sieht sich da mit seiner IGBT-Technologie, die auch im neuen Dresdner Werk eingesetzt werden soll, vorn. Das Kürzel steht übersetzt für „Bipolartransistoren mit isolierten Schalttor“. In ihnen wird das Basismaterial Silizium mit anderen Materialien als in der normalen Chipproduktion durchsetzt. Dadurch kommen diese Bausteine mit stärkeren Strömen klar. „Infineon sieht bei dieser Technologie ganz große Wachstumschancen“, so Adlkofer.

Allerdings forscht das Unternehmen inzwischen bereits an Nachfolgetechnologien: Zum Beispiel an Silzium-Karbid-Chips, bei denen Kohlenstoffverbindungen noch geringe Energieverluste und kleinere Schaltungen ermöglichen sollen. Später sollen dann Leistungshalbleiter folgen, die nicht mehr auf Siliziumbasis, sondern aus Verbindungen von Gallium und Stickstoff hergestellt werden. „Meiner Meinung nach werden es vieler solcher kleinen Technologieschritte sein, die schließlich zum alltagstauglichen, bezahlbaren Elektroauto mit anständiger Reichweite führen“, meint der Infineon-Manager.

Heiko Weckbrodt

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