Mientras los ejecutivos de los semiconductores lamentan la lentitud de la demanda y el exceso de existencias, hay un sector que parece resistir: los circuitos de potencia de carburo de silicio utilizados en los veh\u00edculos el\u00e9ctricos.<\/p>\n
Pero las empresas que pretenden sacar provecho de este mercado podr\u00edan encontrarse con complicaciones en su transici\u00f3n a las obleas de 200 mm, lo que ha provocado la ca\u00edda de las acciones de Wolfspeed y STM esta semana.<\/p>\n
Los semiconductores de potencia se utilizan para controlar, amplificar y conmutar el flujo de corriente el\u00e9ctrica en los circuitos. Para llevar a cabo esta tarea, cuentan con valores nominales de corriente de tensi\u00f3n mucho m\u00e1s altos en comparaci\u00f3n con los dispositivos semiconductores de nivel de se\u00f1al y \u00e1reas de uni\u00f3n p-n m\u00e1s grandes que los semiconductores de se\u00f1al.<\/p>\n
Los diodos de potencia son una subcategor\u00eda de semiconductores de potencia dise\u00f1ados para manejar altos niveles de potencia. Para hacerlo con eficacia, necesitan una amplia \u00e1rea de uni\u00f3n p-n para poder manejar m\u00e1s corriente. Sin embargo, una vez que los s\u00f3lidos alcanzan su umbral m\u00e1ximo de densidad de corriente, su funcionalidad se ve comprometida y se calientan demasiado r\u00e1pido para seguir siendo funcionales.<\/p>\n
Dado que la eficiencia energ\u00e9tica es cada vez m\u00e1s esencial, los semiconductores de potencia que minimizan las p\u00e9rdidas son cada vez m\u00e1s demandados. El carburo de silicio y el nitruro de galio (GaN) han demostrado su capacidad para abrir nuevas oportunidades en la tecnolog\u00eda de semiconductores de potencia.<\/p>\n
Los transistores de efecto de campo semiconductores de \u00f3xido met\u00e1lico (MOSFET) se han convertido en un elemento omnipresente de la electr\u00f3nica actual, desde los ordenadores personales y los tel\u00e9fonos inteligentes hasta los coches el\u00e9ctricos, entre otros. Los MOSFET act\u00faan como interruptores semiconductores que controlan el flujo de electricidad entre se\u00f1ales electr\u00f3nicas. Sus aplicaciones van desde el control de sistemas de control de flujo para consolas de videojuegos, tel\u00e9fonos y coches por igual.<\/p>\n
Los dispositivos semiconductores de potencia de GaN y SiC superaron a los MOSFET de silicio tradicionales en cuanto a rendimiento en una gama de temperaturas m\u00e1s amplia, ofreciendo mayores velocidades de conmutaci\u00f3n con menores p\u00e9rdidas de conducci\u00f3n y de conmutaci\u00f3n, mayores velocidades de conmutaci\u00f3n con mayores velocidades de conmutaci\u00f3n, mayor resistencia a la temperatura y menos efectos par\u00e1sitos que sus hom\u00f3logos basados en silicio.<\/p>\n
Los semiconductores de potencia ofrecen muchas ventajas para numerosas aplicaciones, como el ahorro de energ\u00eda y la reducci\u00f3n de costes. Los encontrar\u00e1 en veh\u00edculos el\u00e9ctricos y sistemas de carga, accionamientos de motores industriales y accionamientos de motores industriales; su presencia ayuda a reducir las p\u00e9rdidas en los motores de corriente alterna, adem\u00e1s de mejorar la precisi\u00f3n de las fuentes de alimentaci\u00f3n, los conjuntos de c\u00e9lulas solares y las redes el\u00e9ctricas.<\/p>\n
Los semiconductores de potencia son un componente indispensable de la mayor\u00eda de los sistemas de energ\u00edas renovables, ya que proporcionan servicios de regulaci\u00f3n de tensi\u00f3n, conversi\u00f3n de frecuencia y conversi\u00f3n de CC a CA, al tiempo que ayudan a controlar los flujos de electricidad en las centrales el\u00e9ctricas.<\/p>\n
El carburo de silicio (SiC) es un robusto compuesto qu\u00edmico hexagonal formado por silicio y carbono que presenta fuertes enlaces covalentes que lo convierten en un material duradero con una dureza Mohs que se sit\u00faa entre la de la al\u00famina (9) y el diamante (10). Debido a su baja expansi\u00f3n t\u00e9rmica y a sus propiedades de resistencia, el SiC se utiliza ampliamente en aplicaciones cer\u00e1micas industriales, como abrasivo, adem\u00e1s de presentar excelentes propiedades mec\u00e1nicas, como resistencia al desgaste y alta tenacidad al impacto, dos cualidades que han propiciado su uso comercial generalizado frente a sus predecesores.<\/p>\n
Las caracter\u00edsticas duras, abrasivas y refractarias del carburo de silicio son conocidas desde hace tiempo, pero sus propiedades semiconductoras son las que est\u00e1n impulsando su uso como uno de los materiales de moda en la electr\u00f3nica de potencia. La amplia banda prohibida del SiC permite que los dispositivos fabricados con este material tengan una mayor tensi\u00f3n de ruptura y una menor resistencia al encendido que los semiconductores basados en silicio.<\/p>\n
La baja resistencia interna del SiC lo convierte en un componente inestimable en aplicaciones de semiconductores de potencia, ya que ayuda a reducir las p\u00e9rdidas por conmutaci\u00f3n al permitir que los electrones fluyan m\u00e1s libremente a trav\u00e9s de sus dispositivos y crear as\u00ed tiristores, IGBT, MOSFET, etc. eficientes.<\/p>\n
El SiC tambi\u00e9n es un material ideal para utilizar en los inversores de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos (VE), ya que puede mejorar la eficiencia y aumentar la autonom\u00eda reduciendo el tama\u00f1o del sistema de gesti\u00f3n de la energ\u00eda y mejorando al mismo tiempo la densidad de potencia. Seg\u00fan las estimaciones de Goldman Sachs, el uso de SiC en inversores podr\u00eda ahorrar a los fabricantes un total estimado de hasta $2.000 en costes de fabricaci\u00f3n y consumo de energ\u00eda por veh\u00edculo.<\/p>\n
La producci\u00f3n de carburo de silicio es un proceso complejo que comprende varias etapas, desde las materias primas hasta la producci\u00f3n del producto acabado. Partiendo de fuentes rocosas naturales, las formas pulverizadas de SiC se extraen utilizando una trituradora de bauxita o un alto horno y se producen en forma de polvo para utilizarlo como materia prima en procesos posteriores. A continuaci\u00f3n, el lingote producido es clasificado manualmente de forma cuidadosa y meticulosa por trabajadores experimentados para cumplir los requisitos del cliente en cuanto a pureza y calidad, con productos finales disponibles en tonos verdes o negros que oscilan entre los niveles de pureza 87-94%. La moderna planta de carburo de silicio de Elkem en Lieja, B\u00e9lgica, opera bajo el nombre de EPS (Elkem Processing Services). Esta planta suministra materias primas y productos acabados de gran pureza a m\u00faltiples industrias, como la sider\u00fargica, la cer\u00e1mica, la de metales no f\u00e9rreos, la energ\u00e9tica, la qu\u00edmica y la de automoci\u00f3n.<\/p>\n
El carburo de silicio (SiC) es un material extremadamente duro, de color gris verdoso y f\u00f3rmula qu\u00edmica SiC, que se cuenta entre las sustancias m\u00e1s duras conocidas por el ser humano y que requiere cuchillas con punta de diamante para cortarlo. El carburo de silicio tambi\u00e9n act\u00faa como material semiconductor, lo que significa que cuando se trata con impurezas o agentes dopantes puede mostrar propiedades semiconductoras que permiten el paso de la corriente sin bloquearla por completo, lo que lo convierte en un candidato excelente para los dispositivos semiconductores de potencia.<\/p>\n
En comparaci\u00f3n con los semiconductores de silicio tradicionales, los semiconductores org\u00e1nicos presentan varias ventajas sobre sus predecesores. Pueden tolerar temperaturas m\u00e1s elevadas al tiempo que disminuyen las necesidades de refrigeraci\u00f3n activa y aumentan las frecuencias de conmutaci\u00f3n, caracter\u00edsticas todas ellas que permiten a los fabricantes dise\u00f1ar motores el\u00e9ctricos m\u00e1s ligeros y con mayor eficiencia.<\/p>\n
Los fabricantes de electr\u00f3nica de potencia est\u00e1n aprovechando esta tecnolog\u00eda para satisfacer la creciente demanda de veh\u00edculos el\u00e9ctricos. GE, en colaboraci\u00f3n con Wolfspeed, ha desarrollado el kit SpeedVal, que permite a los usuarios probar el rendimiento de los dispositivos SiC. Otras empresas, como McLaren Applied, trabajan en la fabricaci\u00f3n de inversores capaces de soportar los requisitos de tensi\u00f3n m\u00e1s elevados de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos.<\/p>\n
Onsemi ha realizado importantes inversiones en su moderna planta de obleas de 200 mm de Bucheon (Corea del Sur), ampli\u00e1ndola hasta alcanzar una capacidad de producci\u00f3n de m\u00e1s de un mill\u00f3n de obleas de 200 mm al a\u00f1o.<\/p>\n
Se trata de la primera gran f\u00e1brica especializada en la producci\u00f3n de carburo de silicio, dentro de la tendencia actual de los fabricantes de semiconductores a abandonar la producci\u00f3n convencional de silicio debido a las restricciones de costes y capacidad.<\/p>\n
El notable abaratamiento del carburo de silicio ha atra\u00eddo a fabricantes de todo tipo, que se han lanzado a la producci\u00f3n. Seg\u00fan el informe de Yole Research, los precios de los sustratos de 8 pulgadas deber\u00edan seguir bajando a medida que aumente la producci\u00f3n, especialmente en el caso de los sustratos de 8 pulgadas, donde siete fabricantes han alcanzado la producci\u00f3n en masa o lo har\u00e1n en uno o dos a\u00f1os, incluidas dos plantas epitaxiales con capacidades combinadas de 21.000 mm2. Yole tambi\u00e9n se\u00f1ala que la demanda de dispositivos de potencia de carburo de silicio aumentar\u00e1 con el tiempo.<\/p>\n
E-Mobility es un t\u00e9rmino gen\u00e9rico que abarca toda una gama de soluciones de transporte, desde coches y autobuses hasta camiones y veh\u00edculos todoterreno, junto con su infraestructura de apoyo, as\u00ed como servicios y soluciones de recarga.<\/p>\n
La movilidad el\u00e9ctrica ofrece m\u00faltiples ventajas medioambientales y econ\u00f3micas. Al electrificar el transporte, disminuyen las emisiones globales de CO2 y se reduce el consumo de petr\u00f3leo, dos medidas para frenar el cambio clim\u00e1tico. Adem\u00e1s, fomenta el desarrollo econ\u00f3mico, ya que la mayor\u00eda de las industrias dependen de un medio eficiente para trasladar mercanc\u00edas, clientes y empleados.<\/p>\n
Los veh\u00edculos el\u00e9ctricos ofrecen otra ventaja al contribuir a reducir la contaminaci\u00f3n atmosf\u00e9rica. Como veh\u00edculos de emisiones cero, los veh\u00edculos el\u00e9ctricos emiten muchos menos gases de efecto invernadero y contaminantes que los motores de combusti\u00f3n tradicionales en los entornos urbanos, donde los niveles de contaminaci\u00f3n suelen ser m\u00e1s elevados.<\/p>\n
Debido a estas ventajas, la demanda de e-movilidad se ha disparado, y s\u00f3lo se espera que aumente a\u00fan m\u00e1s con el tiempo. Pero, por desgracia, los representantes del sector se enfrentan a varios obst\u00e1culos que deben superar para lograr una transici\u00f3n efectiva hacia esta forma de transporte.<\/p>\n
Uno de los principales retos asociados a los veh\u00edculos el\u00e9ctricos (VE) es ampliar la capacidad de almacenamiento de las bater\u00edas. En la actualidad, las bater\u00edas de los coches el\u00e9ctricos est\u00e1n limitadas por el tama\u00f1o del veh\u00edculo, la cantidad de energ\u00eda almacenada y el coste. Por tanto, hay que innovar para lograr un equilibrio \u00f3ptimo entre densidad energ\u00e9tica, coste y rendimiento.<\/p>\n
La e-movilidad tiene ante s\u00ed el reto de ser neutra en emisiones de carbono. Para ello, es necesario que la electricidad utilizada para propulsar los veh\u00edculos proceda de fuentes renovables, en lugar de carb\u00f3n o combustibles f\u00f3siles, y que est\u00e9 fabricada con materiales reciclados para crear coches realmente ecol\u00f3gicos.<\/p>\n
Los fabricantes que deseen tener \u00e9xito tendr\u00e1n que emplear una estrategia integrada y global a la hora de desarrollar productos, que aborde estas cuestiones simult\u00e1neamente a la creaci\u00f3n del producto. Tendr\u00e1n que reimaginar sus estrategias, modelos operativos y cadenas de suministro; colaborar entre s\u00ed y colaborar en la creaci\u00f3n de nuevas tecnolog\u00edas y servicios que hagan avanzar la e-movilidad; as\u00ed como colaborar entre s\u00ed en el desarrollo de dichas tecnolog\u00edas y servicios que puedan hacer avanzar la e-movilidad.<\/p>\n
A pesar de estos obst\u00e1culos, el futuro de la movilidad el\u00e9ctrica sigue siendo brillante y prometedor. El aumento del uso de veh\u00edculos el\u00e9ctricos crear\u00e1 un medio ambiente m\u00e1s sano, ciudades m\u00e1s habitables y una econom\u00eda m\u00e1s sostenible.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
While semiconductor executives lament slow demand and excess inventories, one sector appears to be resilient: silicon carbide power circuits used in electric vehicles. But companies looking to capitalize on this market could run into complications as they transition to 200 mm wafers, prompting shares of Wolfspeed and STM to fall this week. Power Semiconductor Power …<\/p>\n