Pourquoi le carbure de silicium est un composant essentiel des systèmes d'alimentation pour les véhicules électriques et les énergies renouvelables ?

La technologie au carbure de silicium s'est rapidement imposée dans les systèmes d'alimentation destinés aux véhicules électriques (VE) et aux applications liées aux énergies renouvelables, offrant de nombreux avantages, notamment un rendement accru, des coûts réduits et un encombrement moindre. Découvrez pourquoi la polyvalence du carbure de silicium a conduit à son adoption généralisée dans diverses applications.

Onsemi dispose d'une capacité de production de SiC entièrement intégrée verticalement, couvrant la croissance de lingots, le traitement des substrats, l'épitaxie, la fabrication de composants ainsi que des circuits intégrés et des modules haut de gamme. Découvrez trois bonnes raisons de choisir les solutions de notre gamme EliteSiC pour façonner l'énergie durable de demain.

Haute température

Le SiC est l'un des rares matériaux semi-conducteurs capables de résister à des températures élevées, ce qui en fait un matériau indispensable dans les applications de puissance et de détection à haute température. Grâce à ses propriétés physiques exceptionnelles – vitesse de dérive des électrons à saturation élevée, vitesse de commutation rapide et champ électrique de claquage supérieur à celui du silicium (Si) –, le SiC permet d'améliorer le rendement tout en réduisant les coûts dans des systèmes tels que les convertisseurs de puissance, les transistors de puissance et les pilotes de moteur.

Les applications industrielles telles que les pompes, les raffineries de pétrole et les mines soumettent souvent les équipements à des contraintes extrêmes dans des conditions difficiles et dangereuses, exigeant performance et fiabilité quelles que soient les variations de température. Le carbure de silicium (SiC) est devenu le matériau de choix pour les capteurs IoT intelligents dans de tels environnements, permettant ainsi aux appareils de fonctionner dans des conditions exigeantes et dangereuses.

Grâce à sa résistance aux températures élevées, le SiC constitue un matériau de choix pour les appareils IoT industriels utilisés dans des environnements difficiles et toxiques, tels que les mines et les stations de pompage, où l'accès peut s'avérer difficile ou d'un coût prohibitif. Le SiC permet à ces appareils de supporter des températures de fonctionnement plus élevées tout en conservant leur fiabilité tout au long de leur durée de vie.

Les produits en SiC nécessitent une méthodologie rigoureuse en matière de qualité et de fiabilité, qui commence dès la phase de conception. onsemi a mis à profit son expérience dans le domaine des semi-conducteurs de puissance à base de silicium pour développer des capacités de fabrication et de test étendues, permettant de qualifier et de commercialiser en toute sécurité et de manière responsable des produits en SiC pouvant atteindre 1 200 V. Cette approche implique une méthodologie de conception rigoureuse, une surveillance stricte de la production, des mesures de contrôle de la fabrication, des procédures et des plans de sélection, ainsi que des plans de qualification exhaustifs.

Haute tension

Le carbure de silicium (SiC) peut supporter des tensions élevées, ce qui le rend idéal pour éliminer les composants parasites et améliorer le rendement du système. De plus, le SiC permet d'atteindre une densité de puissance plus élevée grâce à un encombrement réduit et à un nombre moindre de composants.

La gamme EliteSiC d'Onsemi, composée de MOSFET et de diodes, propose un large choix de familles de produits conçues pour s'adapter à différentes applications, avec des tensions nominales pouvant atteindre 1 700 V. Grâce à des boîtiers personnalisés adaptés aux applications des clients, ainsi qu'à une fiabilité accrue, des pertes de commutation réduites et des temps de récupération plus courts que leurs homologues en silicium, les dispositifs EliteSiC constituent des solutions de qualité supérieure.

Les composants de puissance EliteSiC d'Onsemi sont fabriqués à partir de SiC brut sous forme de lingot. Après avoir subi les différentes étapes de fabrication, cette plaquette transparente est découpée en puces individuelles destinées à l'assemblage et aux tests.

Onsemi se distingue des autres fabricants de semi-conducteurs par son modèle d'intégration verticale et offre à ses clients une source unique de composants de puissance de haute qualité, capables de résister aux températures et tensions élevées associées aux onduleurs de traction des véhicules électriques (VE). Cela permet aux équipementiers automobiles et à leurs fournisseurs de premier rang d'accélérer la mise sur le marché en itérant rapidement vers des conceptions optimales tout en réduisant les risques grâce à des délais de test plus courts, ce qui est particulièrement important lorsqu'il s'agit d'une technologie émergente telle que le SiC.

Haute efficacité

Les propriétés exceptionnelles du carbure de silicium lui permettent de conduire le courant à travers des surfaces plus petites tout en réduisant la résistance thermique. Il en résulte un meilleur rendement, car une puissance plus élevée est fournie sur un encombrement réduit ; de plus, cette taille réduite se traduit par un nombre moindre de composants passifs, ce qui diminue encore davantage le coût total des composants et le poids.

Les solutions à base de carbure de silicium (SiC) se caractérisent généralement par une nomenclature (BOM) et des coûts système inférieurs à ceux de leurs équivalents à base de silicium, ce qui se traduit par des économies substantielles dans des secteurs tels que les infrastructures énergétiques, les variateurs industriels et les bornes de recharge pour véhicules électriques.

Les techniques d'encapsulation avancées d'onsemi contribuent également à réduire les coûts en améliorant la dissipation thermique et en permettant la conception de formats plus fins, ce qui réduit les exigences en matière de taille des systèmes de refroidissement – un poste de dépense souvent associé aux dispositifs haute performance.

Les boîtiers compacts contribuent également à minimiser les effets parasites et à améliorer la fiabilité du système – des aspects essentiels dans les applications à haute vitesse, désormais courantes tant pour les véhicules électriques (VE) que pour les systèmes de stockage d'énergie. Les MOSFET EliteSiC 1,7 kV et les diodes Schottky d'Onsemi, avec une tension de claquage de 1,7 kV, constituent d'excellentes solutions pour une utilisation dans les onduleurs, les chargeurs externes et les convertisseurs CC-CC.

À petit prix

Le carbure de silicium est un composant essentiel des dispositifs de puissance haute performance destinés aux véhicules électriques (VE) et aux infrastructures énergétiques. Cependant, la demande augmentant rapidement et dépassant l'offre, des pénuries de carbure de silicium sont apparues, ce qui rend nécessaire d'accélérer le développement et le déploiement de solutions de gestion de l'énergie intelligentes.

L'un des principaux défis auxquels sont confrontés les fabricants d'équipements d'origine et les équipementiers automobiles en matière de chaînes d'approvisionnement consiste à garantir que les composants arrivent dans les délais. Les retards pourraient entraîner des pertes de chiffre d'affaires ou compromettre les objectifs de réduction des émissions ; c'est pourquoi il est impératif de s'associer à un fournisseur intégré verticalement, capable d'assurer la sécurité d'approvisionnement tout au long du cycle de conception.

Onsemi a réalisé d'importants investissements pour répondre à ce besoin du marché en augmentant ses capacités de production et en s'orientant vers des capacités de production sur des plateformes de 8 pouces dans son usine de Bucheon, tout en multipliant par cinq ses activités liées aux substrats.

Onsemi va également quadrupler la production de composants et de modules sur ce site, ce qui lui permettra de proposer des composants de pointe à des prix très compétitifs.

Ces améliorations permettront aux clients de mettre en œuvre des technologies intelligentes de gestion de l'énergie et de détection pour répondre à des mégatendances telles que l'électrification et la sécurité des véhicules, les réseaux énergétiques durables et l'automatisation industrielle. Onsemi propose une large gamme de composants de puissance, tels que des MOSFET SiC et des pilotes de grille, dans différents boîtiers adaptés à diverses applications et environnements, ainsi que des conceptions de référence, des notes d'application, des modèles et outils de simulation, et bien plus encore, afin d'accélérer l'adoption de ces technologies.