El carburo de silicio coherente aumenta la autonomía de los vehículos eléctricos

Coherent ha atraído el interés de cuatro conglomerados japoneses para invertir en su negocio de carburo de silicio, que fabrica chips que amplían la autonomía de los vehículos eléctricos con más eficacia que los fabricados con la tecnología tradicional de silicio semiconductor. En la actualidad, Coherent tiene más de $4.300 millones de deuda.

El defecto de cromo en el SiC alberga espines de electrones con largos tiempos de coherencia que podrían permitir qubits híbridos de estado sólido. Existen técnicas de medición cuantitativa como la espectrometría de masas de descarga luminosa y la espectroscopia de fluorescencia de rayos X para muestras sólidas que permiten realizar mediciones.

¿Qué es el carburo de silicio?

El carburo de silicio (o nitruro de silicio) es un compuesto cristalino sintético de silicio y carbono extremadamente duro, desarrollado por primera vez a finales del siglo XIX y ampliamente utilizado desde entonces. Sus aplicaciones incluyen abrasivos, muelas abrasivas, herramientas de corte, piezas resistentes al desgaste de bombas y motores de cohetes, así como sustratos semiconductores para diodos emisores de luz (LED). Además, gracias a sus bajos índices de expansión térmica y a sus excelentes propiedades mecánicas, este material es un excelente espejo para telescopios astronómicos.

El carburo de silicio coherente (comúnmente conocido como CARBOREX) se presenta en diversas químicas y tamaños para satisfacer una amplia gama de aplicaciones e industrias. Los usos comunes de CARBOREX pueden incluir, entre otros, los siguientes:

La fabricación de carburo de silicio es relativamente sencilla: un horno eléctrico de resistencia calienta una mezcla de arena de sílice y carbono (como el carbón) hasta 2500 grados Celsius antes de que se produzcan reacciones químicas de agitación que dan lugar a carburo de silicio negro o verde con capas que contienen grafito en el interior, alfa-SiC (con estructura cristalina gruesa), beta-SiC de grado metalúrgico y materia prima sin reaccionar en el exterior, siendo alfa-SiC el grado más alto con estructura cristalina gruesa, beta-SiC (grado metalúrgico) alpha-SiC (el grado más alto con estructura cristalina gruesa), beta-SiC (grado metalúrgico), alpha-SiC grado alphaSiC), beta-SiC (grado metalúrgico), alphaSiC (alphaSiC), con estructura cristalina gruesa), alphaSiC que se produce en el exterior, beta-SiC (grado metalúrgico), alphaSiC (grado alfa con estructura cristalina gruesa), beta-SiC (grado metalúrgico), alphaSiC (grado alfa con estructura cristalina más fina), beta-SiC (grado metalúrgico), alphaSiC que se produce en el exterior), alpha-SiC que se produce y materia prima sin reaccionar que se produce en el exterior).

Washington Mills produce grados acabados de carburo de silicio utilizando carburo de silicio crudo triturado y dimensionado que se ha triturado para obtener grados acabados de granos y polvos adecuados para diversas aplicaciones. Washington Mills suministra polvo de carburo de silicio CARBOREX de diversos tamaños y químicas a una base industrial diversa en forma de polvo o grano, que luego se venden para su uso como abrasivos, abrasivos revestidos, muelas refractarias, aislamiento de aplicaciones metalúrgicas de sierra de alambre o como material de soporte para catalizadores heterogéneos, entre otros.

Aplicaciones

La electrónica de potencia es donde realmente brillan los chips de carburo de silicio (SiC); estos potentes transistores pueden soportar voltajes más altos sin experimentar un comportamiento de conducción impredecible ni fallos catastróficos, lo que permite transferir más potencia a través de cada chip y da lugar a sistemas electrónicos de potencia más pequeños y compactos que ahorran energía, peso y costes al mismo tiempo.

La tecnología utilizada en la metrología de semiconductores puede mejorar la precisión y la velocidad de las mediciones sustituyendo las técnicas tradicionales de medición a granel por técnicas más sensibles que ofrecen una mayor precisión y velocidad de medición, como la espectrometría de masas de descarga luminosa y la espectroscopia de fluorescencia de rayos X en muestras sólidas; la espectrometría de emisión óptica de plasma acoplado inductivamente y la espectrometría de masas ICP en muestras digeridas o lixiviadas; la espectroscopia de descomposición inducida por ablación láser/microscopia electrónica de barrido-espectroscopia de dispersión de energía en muestras de película fina.

DENSO y Mitsubishi Electric han realizado importantes inversiones en el negocio de SiC de Coherent, llegando a acuerdos de suministro a largo plazo de sustratos y epiwafers de 150 mm y 200 mm, así como de dispositivos y módulos de Coherent. Khan pretende que su empresa actúe como un agente comercial, colaborando con empresas de todas las fases de la cadena de valor para poder aprender de los clientes al tiempo que mejora los procesos de producción, desde los hornos hasta los propios productos finales, pasando por los epi-reactores.

Fabricación

El carburo de silicio es un material semiconductor, lo que significa que su conductividad eléctrica varía con la temperatura o la presión. Debido a su banda prohibida mucho más ancha que la de los semiconductores de silicio tradicionales utilizados en la electrónica moderna, el carburo de silicio tiene la capacidad de mover la energía eléctrica más rápidamente (Wolfspeed).

La dureza, rigidez y conductividad térmica del carburo de silicio lo convierten en el material ideal para espejos de telescopios astronómicos que deben soportar temperaturas extremadamente altas. Además, su bajo índice de dilatación térmica lo hace adecuado para instrumentos espaciales que pueden experimentar tanto temperaturas extremas como ambientes fríos.

El carborundo, una forma sintética del carburo de silicio, se utiliza ampliamente como material abrasivo en el esmerilado y pulido de superficies metálicas, como los frenos de los automóviles, las placas cerámicas de los chalecos antibalas, las baldosas cerámicas similares al vidrio que se emplean en algunos vehículos y aeronaves y las pastillas de freno de los automóviles. Los grandes cristales individuales de carburo de silicio pueden incluso tallarse para formar piedras preciosas conocidas como moissanitas.

Coherent, proveedor de láseres e interruptores para circuitos electrónicos, ha recibido al parecer el interés de conglomerados japoneses interesados en invertir en su división de carburo de silicio hasta $5.000 millones, según fuentes que declararon a Reuters el 22 de septiembre. Dicha inversión reduciría la presión financiera de Coherent al tiempo que le permitiría aumentar la producción de sus obleas de carburo de silicio de 8 pulgadas, necesarias en los dispositivos de potencia que aumentan la autonomía de los vehículos eléctricos más de lo que lo hacen los chips de silicio normales.

Precios

Las temperaturas y frecuencias de funcionamiento más elevadas de los chips de carburo de silicio deberían ayudarles a reducir el consumo de energía con el tiempo, lo que haría más rentable la producción y el funcionamiento de los vehículos eléctricos (VE). Además, el carburo de silicio puede soportar tensiones y corrientes más altas que los semiconductores tradicionales.

Los fabricantes de automóviles japoneses Denso y Mitsubishi Electric invirtieron recientemente un total de 1.400 millones de euros en la unidad de carburo de silicio de Coherent para valorarla en aproximadamente 1.400 millones de euros, según fuentes familiarizadas con el asunto. Esto representa una prima, dado que Coherent tiene un valor de empresa de unos 1.400 millones de euros, y su negocio de carburo de silicio sólo representa un porcentaje de un dígito de las ventas totales.

La empresa está ampliando su producción de sustratos de 8 pulgadas para obleas epitaxiales y prevé que este mayor tamaño de oblea pueda admitir aplicaciones que requieran dispositivos de alta potencia/frecuencia.

La demanda de tecnología de carburo de silicio sigue aumentando. Sin embargo, mientras que los ingresos de Coherent se dispararon 56% año tras año a $5,16 mil millones después de que II-VI adquirió y rebautizó Coherent original con nuevo nombre y ticker, los materiales de red y los ingresos del negocio láser disminuyeron secuencialmente a lo largo del año fiscal 2023.