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El nuevo material semiconductor más importante para la generación 5G: SiC
En la generación 5G, los productos 5G tienen principalmente alta potencia, alta presión, alta temperatura y otras características. Debido a que las materias primas tradicionales de silicio (Si) no pueden superar las pérdidas de alto voltaje y alta frecuencia, ya no pueden satisfacer las necesidades tecnológicas de la nueva generación. Esto hace que el carburo de silicio (SiC) esté comenzando a dejar su huella.
Las ventajas de los componentes electrónicos hechos de SiC sobre Si provienen principalmente de tres aspectos: reducción de la pérdida de energía en el proceso de conversión de energía eléctrica, miniaturización más fácil y mayor resistencia a la temperatura y la presión.
Según el informe de Yole Développement, el tamaño del mercado de semiconductores de potencia de SiC crecerá a $ 2 mil millones para 2024, con una tasa compuesta anual de aproximadamente el 30% entre 2018 y 2024. Entre ellos, el mercado automotriz es, sin duda, el factor de impulso más importante, y se espera que su proporción en el mercado de semiconductores de potencia de SiC alcance el 50% para 2024.
El mercado de aplicaciones más grande de SiC: electrónica automotriz
Debido a que el SiC puede proporcionar una mayor densidad de corriente, a menudo se usa para fabricar componentes semiconductores de potencia. Según Yole, el mercado de aplicaciones más grande para SiC proviene de los automóviles. En comparación con las soluciones tradicionales, las soluciones que usan SiC pueden hacer que el sistema sea más eficiente, más liviano y más compacto.
En la actualidad, las aplicaciones de los componentes de SiC en vehículos de nueva energía son principalmente unidades de control de potencia (PCU), inversores y cargadores de vehículos.
Unidad de control de potencia: este es el nervio central del sistema eléctrico del vehículo, que administra la dirección del flujo y la velocidad de transmisión entre la energía eléctrica en la batería y el motor. Las PCU tradicionales están hechas de silicio, y la pérdida de energía cuando las fuertes corrientes y los altos voltajes pasan a través de los transistores y diodos de silicio es la principal fuente de pérdida de energía para los vehículos híbridos. En cuanto al uso de materias primas de SiC, la pérdida de potencia en este proceso puede reducirse en gran medida en aproximadamente un 10%.
Inversor: SiC se utiliza en inversores automotrices, lo que puede reducir en gran medida el tamaño y el peso del inversor, y lograr un ahorro ligero y de energía. Al mismo nivel de potencia, el tamaño del paquete del módulo SiC completo es significativamente menor que el del módulo Si, aproximadamente el 43%, y la pérdida de conmutación se puede reducir en un 75%.
Tesla Model 3 es un inversor SiC producido por ST e Infineon. Es la primera fábrica de automóviles que integra todos los módulos de potencia de SiC en el inversor principal.
Cargadores de automóviles: los componentes de SiC están acelerando su penetración en el campo de los cargadores de automóviles. Según las estadísticas de Yole, a partir de 2018, más de 20 fabricantes de automóviles han adoptado componentes SiC SBD o SiC MOSFET en sus cargadores de automóviles, y se espera que este mercado mantenga un crecimiento del 44% para 2023.
Cadena industrial SiC
El patrón global de la industria de SiC muestra las tres posiciones fuertes de Estados Unidos, Europa y Japón. Entre ellos, está dominado por los Estados Unidos, que representan alrededor del 70% al 80% del valor de producción global de SiC. Las principales empresas son Cree, Transphorm, II-VI, Dow Corning.
En Europa, tiene una cadena industrial completa de SiC, que incluye sustratos, epitaxia, componentes y cadenas industriales de aplicaciones. Las principales empresas son: Siltronic, ST, IQE, Infineon, etc.
Japón es líder en el desarrollo de equipos y módulos de SiC. Las principales empresas son: Panasonic, ROHM Semiconductor, Sumitomo Electric, Mitsubishi Chemical, Renesas, Fuji Electric, etc.
Aunque China está involucrada, su desarrollo aún está en pañales y su escala es mucho menor que la de los tres países mencionados anteriormente. La planta china actualmente tiene diseños en sustratos, epitaxia y componentes. Las principales empresas son: CLP, Tianke Heda, Tyco Tianrun, Shandong Tianyue, Dongguan Tianyu, Shenzhen Basic Semiconductor, Shanghai Junxin Electronics, Sanan Integration, etc.
Las ventajas de los componentes electrónicos hechos de SiC sobre Si provienen principalmente de tres aspectos: reducción de la pérdida de energía en el proceso de conversión de energía eléctrica, miniaturización más fácil y mayor resistencia a la temperatura y la presión.
Según el informe de Yole Développement, el tamaño del mercado de semiconductores de potencia de SiC crecerá a $ 2 mil millones para 2024, con una tasa compuesta anual de aproximadamente el 30% entre 2018 y 2024. Entre ellos, el mercado automotriz es, sin duda, el factor de impulso más importante, y se espera que su proporción en el mercado de semiconductores de potencia de SiC alcance el 50% para 2024.
El mercado de aplicaciones más grande de SiC: electrónica automotriz
Debido a que el SiC puede proporcionar una mayor densidad de corriente, a menudo se usa para fabricar componentes semiconductores de potencia. Según Yole, el mercado de aplicaciones más grande para SiC proviene de los automóviles. En comparación con las soluciones tradicionales, las soluciones que usan SiC pueden hacer que el sistema sea más eficiente, más liviano y más compacto.
En la actualidad, las aplicaciones de los componentes de SiC en vehículos de nueva energía son principalmente unidades de control de potencia (PCU), inversores y cargadores de vehículos.
Unidad de control de potencia: este es el nervio central del sistema eléctrico del vehículo, que administra la dirección del flujo y la velocidad de transmisión entre la energía eléctrica en la batería y el motor. Las PCU tradicionales están hechas de silicio, y la pérdida de energía cuando las fuertes corrientes y los altos voltajes pasan a través de los transistores y diodos de silicio es la principal fuente de pérdida de energía para los vehículos híbridos. En cuanto al uso de materias primas de SiC, la pérdida de potencia en este proceso puede reducirse en gran medida en aproximadamente un 10%.
Inversor: SiC se utiliza en inversores automotrices, lo que puede reducir en gran medida el tamaño y el peso del inversor, y lograr un ahorro ligero y de energía. Al mismo nivel de potencia, el tamaño del paquete del módulo SiC completo es significativamente menor que el del módulo Si, aproximadamente el 43%, y la pérdida de conmutación se puede reducir en un 75%.
Tesla Model 3 es un inversor SiC producido por ST e Infineon. Es la primera fábrica de automóviles que integra todos los módulos de potencia de SiC en el inversor principal.
Cargadores de automóviles: los componentes de SiC están acelerando su penetración en el campo de los cargadores de automóviles. Según las estadísticas de Yole, a partir de 2018, más de 20 fabricantes de automóviles han adoptado componentes SiC SBD o SiC MOSFET en sus cargadores de automóviles, y se espera que este mercado mantenga un crecimiento del 44% para 2023.
Cadena industrial SiC
El patrón global de la industria de SiC muestra las tres posiciones fuertes de Estados Unidos, Europa y Japón. Entre ellos, está dominado por los Estados Unidos, que representan alrededor del 70% al 80% del valor de producción global de SiC. Las principales empresas son Cree, Transphorm, II-VI, Dow Corning.
En Europa, tiene una cadena industrial completa de SiC, que incluye sustratos, epitaxia, componentes y cadenas industriales de aplicaciones. Las principales empresas son: Siltronic, ST, IQE, Infineon, etc.
Japón es líder en el desarrollo de equipos y módulos de SiC. Las principales empresas son: Panasonic, ROHM Semiconductor, Sumitomo Electric, Mitsubishi Chemical, Renesas, Fuji Electric, etc.
Aunque China está involucrada, su desarrollo aún está en pañales y su escala es mucho menor que la de los tres países mencionados anteriormente. La planta china actualmente tiene diseños en sustratos, epitaxia y componentes. Las principales empresas son: CLP, Tianke Heda, Tyco Tianrun, Shandong Tianyue, Dongguan Tianyu, Shenzhen Basic Semiconductor, Shanghai Junxin Electronics, Sanan Integration, etc.