Le marché des véhicules électriques entraîne une augmentation de la demande de composants SiC. Malheureusement, les conceptions de circuits imprimés existantes ont souvent du mal à les intégrer.
Les puces SiC se caractérisent par une faible résistance de drain-source qui réduit le gaspillage d'énergie et améliore l'efficacité du système, ce qui permet une conception plus petite à puissance égale.
Wolfspeed, onsemi et ROHM sont parmi les principaux acteurs qui stimulent la croissance des revenus en augmentant la capacité interne de production de plaquettes pour tirer parti d'un marché en expansion.
L'avenir des micropuces
Les micropuces représentent l'innovation dans ce qu'elle a de meilleur. Qu'il s'agisse de l'électronique domestique, des voitures, des réfrigérateurs ou des appareils électroménagers, nos vies dépendent fortement des micropuces, car elles jouent un rôle essentiel dans la technologie qui les fait toutes progresser. Elles s'adaptent et évoluent constamment avec les tendances technologiques ; il est donc essentiel que nous comprenions à la fois leurs principes fondamentaux et les tendances futures qui façonnent ce domaine d'innovation.
Un nouveau prototype de puce innovante pourrait ouvrir la voie à des appareils plus intelligents et indépendants du réseau. Cette technologie pourrait permettre aux systèmes militaires tels que les drones, les robots terrestres et les casques des soldats d'ingérer des données sans dépendre d'une unité centrale de traitement ou d'un nuage pour les interpréter. En outre, les drones pourraient l'utiliser pour détecter plus rapidement les menaces, tout en aidant les soldats à utiliser leur équipement en toute sécurité dans les zones de combat.
Les puces en silicium sont progressivement abandonnées au profit d'alternatives plus élégantes et plus efficaces telles que le carbure de silicium (SiC) et les systèmes sur puce (SoC), grâce à l'explosion de la demande de véhicules électriques. Les dispositifs SiC et SoC présentent une conductivité thermique supérieure, une bande interdite plus large et une tension de claquage plus élevée que le silicium, ce qui permet d'augmenter l'autonomie par charge tout en réduisant le coût des batteries et le poids des véhicules électriques.
Le SiC est également très prometteur pour les applications dans le domaine des énergies renouvelables, notamment les onduleurs solaires et les convertisseurs d'éoliennes, en raison de son efficacité et de sa fiabilité supérieures, ce qui incite les fabricants à accroître leurs capacités de production de semi-conducteurs de puissance en SiC afin de répondre à une demande sans cesse croissante pour ces dispositifs.
Véhicules électriques
Avec l'augmentation de la pénétration des véhicules électriques (VE), la demande de plaquettes de SiC va exploser, car les constructeurs automobiles intègrent cette technologie dans leurs véhicules. Les acteurs en place devraient se concentrer sur l'amélioration des technologies et de la compétitivité des coûts pour conserver leur position de leader, tandis que les acteurs émergents devraient investir dans l'apprentissage itératif pour rattraper leur retard.
Les propriétés électriques exceptionnelles du SiC permettent d'accélérer les vitesses de commutation et la conversion de l'énergie dans les systèmes d'alimentation des véhicules électriques, ce qui permet d'augmenter l'autonomie avec une seule charge et d'accélérer l'adoption des véhicules électriques par les consommateurs. Le SiC facilite également les temps de charge rapides, ce qui réduit le temps de charge et améliore l'expérience de l'utilisateur.
La tension de claquage élevée et la faible résistance à l'enclenchement du SiC sont idéales pour améliorer les systèmes de contrôle des moteurs des véhicules électriques, en réduisant les pertes globales du système et le coût total de possession. En outre, le SiC peut supporter des températures plus élevées afin de simplifier les systèmes d'alimentation tout en réduisant le poids et le volume, ce qui permet de réduire les coûts sur toute la durée de vie d'un véhicule.
Pour maximiser les avantages potentiels du SiC, les concepteurs de systèmes doivent procéder à une refonte complète, y compris des pilotes de grille, des capteurs de courant, des condensateurs, des magnétiques et des connecteurs. Wolfspeed et Arrow Electronics ont collaboré sur une plate-forme d'évaluation conçue spécifiquement pour accélérer ce processus et aider les architectes de systèmes à sélectionner les dispositifs SiC adaptés à leur application spécifique.
Aérospatiale
L'industrie aérospatiale comprend la conception et la production d'avions, d'engins spatiaux, de satellites, de missiles et d'armements destinés aux compagnies aériennes commerciales, aux sociétés spatiales privées et aux organisations militaires. Elle est stimulée par les innovations technologiques ainsi que par l'augmentation de la demande de voyages et les tensions géopolitiques qui font peser des menaces.
Les ingénieurs travaillant dans l'aérospatiale utilisent des programmes complexes de conception assistée par ordinateur (CAO) pour créer de nouvelles conceptions d'aéronefs et d'engins spatiaux. En outre, ils effectuent des simulations de vol, de système de propulsion et de stress/fatigue dans l'environnement afin d'identifier les domaines susceptibles d'être améliorés.
La recherche sur le carbure de silicium (SiC) de la NASA Glenn vise à produire les premiers prototypes de capteurs et de circuits intégrés fabriqués à partir de plaquettes de SiC achetées dans le commerce, capables de fonctionner de manière fiable dans des conditions aérospatiales plus extrêmes que l'électronique conventionnelle. Ces recherches sont menées dans le laboratoire de fabrication de microsystèmes situé au sein du Glenn Research Center.
La tolérance à la température plus élevée du SiC le rend adapté aux solutions de gestion de l'énergie légères qui réduisent la consommation de carburant et les émissions dans les industries aéronautiques, tandis que la conception unique de sa grille le rend plus résistant aux événements d'ionisation transitoire dans les semi-conducteurs de puissance NMOS, réduisant ainsi le courant de fuite avec une fluence de particule accrue. En outre, le SiC offre des liaisons atomiques plus fortes que le silicium, ce qui lui permet de résister aux dommages causés par les rayonnements gamma qui frappent une couche d'oxyde ou l'interface oxyde/semiconducteur des dispositifs - le SiC est donc un excellent choix de matériau pour les dispositifs résistants aux rayonnements, comme les JFET, par rapport au silicium.
Efficacité énergétique
La demande du marché pour les véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie augmente, tout comme les forces du marché qui exigent des micropuces plus efficaces et plus fiables. Les principaux fabricants de puces ont réagi en augmentant la production de dispositifs de puissance en carbure de silicium (SiC) pour répondre à ce besoin croissant.
Le SiC est le matériau semi-conducteur idéal pour l'électronique de puissance en raison de ses faibles pertes de commutation et de conduction, qui réduisent considérablement les pertes d'énergie au cours des processus de conversion de l'énergie et se traduisent par une plus grande efficacité et des coûts d'exploitation plus faibles pour les véhicules électriques, tout en diminuant les émissions de gaz à effet de serre. Cela rend la possession d'un véhicule électrique plus rentable tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre.
SiC transistors are less susceptible than their silicon counterparts to “body diode bipolar degradation” effects, which occur when thermally liberated electrons flood a device, gathering at base plane dislocations and filling its active area, thus impeding current flow and diminishing performance.
Les dispositifs SiC de Wolfspeed utilisent une nouvelle technologie innovante qui élimine cet effet en contrôlant l'accumulation des porteurs de charge dans la région corps-diode, éliminant ainsi complètement cet effet. Cette technologie a été testée avec succès à des températures élevées, à l'exposition aux radiations et dans d'autres environnements industriels difficiles. Grâce à l'ensemble complet de conceptions de référence de Wolfspeed, au kit d'évaluation modulaire et aux outils de simulation de conception à leur disposition, les concepteurs peuvent rapidement sélectionner le dispositif approprié pour leur application, les concepteurs peuvent rapidement sélectionner un dispositif approprié pour leur système tout en tirant parti des économies réalisées grâce à l'optimisation de la taille physique/de la disposition tout en explorant diverses topologies/optimisations de conception/optimisations/topologies/optimisations tout en explorant diverses topologies/optimisations/topologies expérimentales/optimisations de conception/topologies expérimentales/optimisations de conception/optimisations de conception/optimisations de conception/outils expérimentaux pour l'expérimentation/plate-forme expérimentale/plate-forme/kit/simulateur de conception.
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