Perché il carburo di silicio porterà le prestazioni dei veicoli elettrici a un livello superiore

Jun 08, 2023

La Porsche Taycan è stata uno dei primi veicoli elettrici a utilizzare un inverter a base di carburo di silicio e un sistema elettrico da 800 volt, dopo la Tesla Model 3.

Il carburo di silicio, un materiale antico scoperto per caso nel 1891 da un inventore che sperava di produrre diamanti sintetici, sta rapidamente diventando fondamentale per i veicoli elettrici, con i maggiori fornitori mondiali che investono miliardi per garantire di poter soddisfare l'ondata prevista di ordini di inverter per veicoli elettrici da parte delle case automobilistiche. .

I chip realizzati con carburo di silicio, o SiC, uno dei materiali più duri al mondo dopo i diamanti, sono al centro di una nuova generazione di inverter, il collegamento critico tra la corrente continua delle batterie e la corrente alternata utilizzata dai motori elettrici.

I chip in carburo di silicio per inverter offrono numerosi vantaggi rispetto a quelli a base di silicio.

"Con il carburo di silicio rispetto al silicio, è possibile migliorare l'efficienza di un fattore significativo", ha dichiarato Frederic Lissalde, CEO di BorgWarner, ad Automotive News Europe. BorgWarner ha investito 500 milioni di dollari nella società statunitense Wolfspeed in un accordo che consentirà al fornitore di acquistare fino a 650 milioni di dollari di chip di carburo di silicio all'anno.

"Grazie a tutti i vantaggi della tecnologia, la domanda del mercato per dispositivi basati sul carburo di silicio aumenterà a una velocità vertiginosa negli anni a venire", ha affermato Claudio Vittori di S&P Global Mobility in un'intervista. Ciò è “preoccupante dal punto di vista della domanda e dell’offerta”, ha aggiunto.

Secondo i dati di S&P, entro il 2034 gli inverter basati sul carburo di silicio saranno dominanti, con un volume di crescita annuo del 32%. Vittori ha affermato che appariranno prima sulle auto premium e di lusso con sistemi elettrici a 800 volt, per poi passare ai modelli tradizionali con sistemi a bassa tensione.

Oltre agli inverter, i chip SiC verranno utilizzati anche nei caricabatterie di bordo e nei convertitori DC-DC, ha aggiunto.

Un rendering di una fabbrica di chip in carburo di silicio ZF-Wolfspeed che sarà costruita nella regione tedesca del Saarland.

ZF sta andando anche oltre BorgWarner, diventando partner di Wolfspeed in una “wafer fab” da 3 miliardi di dollari che produrrà wafer in carburo di silicio da 200 mm e avrà un centro di ricerca e sviluppo nella regione tedesca del Saarland.

“Il carburo di silicio è la risposta ad alcuni dei maggiori problemi del nostro tempo: risparmio energetico e cambiamento climatico”, ha dichiarato Gregg Lowe, CEO di Wolfspeed, in aprile in occasione dell’annuncio della fabbrica con ZF e funzionari tedeschi. “Con i semiconduttori in carburo di silicio, le auto elettriche possono andare più lontano e caricarsi più velocemente, contribuendo ad accelerare la transizione dalle automobili a benzina ai veicoli completamente elettrici”.

Lowe ha dichiarato al Financial Times a dicembre che il mercato dei semiconduttori di potenza SiC potrebbe crescere del 14% all’anno fino al 2030. “Tutti noi correremo il più velocemente possibile, cercando di soddisfare la domanda”, ha affermato.

ZF ha inoltre firmato un accordo con STMicroelectronics per chip in carburo di silicio per i suoi inverter a partire dal 2025, con un volume di ordini pari a “milioni a doppia cifra”, hanno affermato le società in aprile.

"Con l'aiuto del carburo di silicio, possiamo ottimizzare il sistema del 5%, e questo è davvero qualcosa per la mobilità elettrica", ha dichiarato ad Automotive News Europe Otmar Scharrer, responsabile dell'ingegneria dei propulsori elettrificati presso ZF.

Infineon e Stellantis hanno firmato lo scorso settembre un memorandum d'intesa in cui il produttore tedesco di chip riserverà la produzione di SiC nella seconda metà del decennio ai propri fornitori, in un accordo del valore di oltre 1 miliardo di euro.

Tra gli accordi recenti più significativi, Robert Bosch ha acquistato ad aprile TSI, un produttore di chip in carburo di silicio con sede in California, e ha affermato che avrebbe investito 1,5 miliardi di dollari nell’ammodernamento della fabbrica TSI per produrre chip SiC per veicoli elettrici entro il 2026.

Vitesco il 19 giugno ha dichiarato di aver firmato una partnership di fornitura da oltre 1 miliardo di dollari con Rohm fino al 2030 per chip in carburo di silicio per i suoi inverter, con l'inizio della produzione in serie nel 2024 per "due clienti importanti".