Applicazione del carburo di silicio SiC nei semiconduttori di potenza
Nella versione tecnica del prodotto negli ultimi due anni, il “carburo di silicio SiC” è diventato un prodotto di punta di tutti i fornitori di componenti multinazionali e OEM, tra cui Magna, BorgWarner, Mahle, Continental, ecc. Hanno affermato di aver usato carburo di silicio.
Ad esempio, l’EQXX rilasciato da Mercedes-Benz all’inizio di quest’anno ha dichiarato: “È dotato di un motore dell’asse posteriore con una potenza massima di 150 kW e viene applicato un modulo di potenza in carburo di silicio per ridurre ulteriormente le perdite”.
È ipotizzabile che in futuro le auto saranno elettrificate, quindi la domanda di dispositivi di alimentazione al carburo di silicio SiC è enorme. Secondo una previsione diffusa da Yole, società di ricerche di mercato e consulenza, da qui al 2025 il tasso di crescita annuale del mercato del carburo di silicio raggiungerà il 30% e la dimensione del mercato supererà i 2,5 miliardi di dollari USA.
Quando la scala raggiungerà 1,5 miliardi di dollari, le auto dotate di dispositivi al carburo di silicio domineranno il mercato.
La produzione di massa di semiconduttori di potenza in carburo di silicio SiC e IGBT è concentrata in alcune aziende come Infineon Infineon in Germania, NXP NXP, STMicroelectronics STM, ON Semiconductor ONsemi, ecc. Infineon presenta evidenti vantaggi.
Allo stato attuale, il produttore nazionale che può ottenere ricerca e sviluppo indipendenti per la produzione di massa è BYD. I suoi prodotti a semiconduttore BYD includono IGBT tradizionali e prodotti di fascia alta come MOFEST al carburo di silicio SiC, ecc., che coprono una gamma molto completa.
Il modulo di alimentazione SiC per autoveicoli di BYD Semiconductor è molto compatto, ha le dimensioni di un palmo e ha una potenza di uscita di 250 KW. I semiconduttori di potenza SiC autoprodotti hanno anche consentito ai veicoli elettrici BYD di migliorare significativamente l’efficienza dell’azionamento del motore e ridurre il volume del controller dell’azionamento del motore di oltre il 60%.
È proprio per l’importanza del carburo di silicio SiC che Bosch, che è al primo posto nei componenti per auto, ha annunciato due anni fa che continuerà a promuovere la ricerca e lo sviluppo di chip in carburo di silicio e raggiungere la produzione di massa.
La produzione in serie di Bosch non consiste solo in moduli confezionati in SiC, ma anche nella produzione in serie dei wafer e dei chip più elementari.
Nel 2021, Bosch ha costruito un’ulteriore camera bianca di 1.000 metri quadrati presso la fabbrica di wafer di Reutlingen e una nuova camera bianca di 3.000 metri quadrati sarà costruita entro la fine del 2023. Attualmente utilizza wafer da 150 mm e presto prevede di utilizzarla Wafer da 200 mm, un singolo wafer può richiedere mesi per completare centinaia di fasi del processo in innumerevoli macchine.
Bosch continuerà ad espandere la capacità di produzione dei semiconduttori di potenza in carburo di silicio e prevede di aumentare la produzione fino a centinaia di milioni. Allo stesso tempo, ha iniziato a sviluppare chip in carburo di silicio di seconda generazione con una maggiore densità di potenza, che dovrebbe essere messa in produzione in serie nel 2022.
In futuro, per realizzare il sogno del “sorpasso in curva” del nostro veicolo elettrico, dovremo fare progressi nelle tecnologie chiave. Per i veicoli elettrici, i chip di alimentazione al carburo di silicio SiC sono la tecnologia di cui abbiamo più bisogno per sfondare.
