Pourquoi le carbure de silicium fera passer les performances des véhicules électriques à un niveau supérieur

Jun 08, 2023

La Porsche Taycan a été l'un des premiers véhicules électriques à utiliser un onduleur à base de carbure de silicium et un système électrique de 800 volts, après la Tesla Model 3.

Le carbure de silicium, un matériau ancien découvert par accident en 1891 par un inventeur espérant fabriquer des diamants synthétiques, devient rapidement essentiel pour les véhicules électriques, les plus grands fournisseurs mondiaux investissant des milliards pour pouvoir répondre à une vague anticipée de commandes d'onduleurs pour véhicules électriques auprès des constructeurs automobiles. .

Les puces en carbure de silicium, ou SiC – l'un des matériaux les plus durs au monde après le diamant – sont au cœur d'une nouvelle génération d'onduleurs, lien essentiel entre le courant continu des batteries et le courant alternatif utilisé par les moteurs électriques.

Les puces en carbure de silicium pour onduleurs offrent de nombreux avantages par rapport à celles à base de silicium.

"En comparant le carbure de silicium au silicium, vous pouvez améliorer votre efficacité d'un facteur significatif", a déclaré Frédéric Lissalde, PDG de BorgWarner, à Automotive News Europe. BorgWarner a investi 500 millions de dollars dans la société américaine Wolfspeed dans le cadre d'un accord qui permettra au fournisseur d'acheter jusqu'à 650 millions de dollars de puces en carbure de silicium par an.

"En raison de tous les avantages de la technologie, la demande du marché pour les dispositifs à base de carbure de silicium va s'accélérer à une vitesse vertigineuse dans les années à venir", a déclaré Claudio Vittori de S&P Global Mobility dans une interview. C’est « inquiétant du point de vue de l’offre et de la demande », a-t-il ajouté.

Selon les chiffres de S&P, les onduleurs à base de carbure de silicium domineront d'ici 2034, avec une croissance annuelle de 32 %. Vittori a déclaré qu'ils apparaîtront d'abord sur les voitures haut de gamme et de luxe équipées de systèmes électriques de 800 volts, puis se répercuteront sur les modèles grand public dotés de systèmes à basse tension.

En plus des onduleurs, les puces SiC seront également utilisées dans les chargeurs embarqués et les convertisseurs DC-DC, a-t-il ajouté.

Un rendu d'une usine de puces en carbure de silicium ZF-Wolfspeed qui sera construite dans la région allemande de la Sarre.

ZF va encore plus loin que BorgWarner, en devenant partenaire de Wolfspeed dans une « usine de fabrication de plaquettes » de 3 milliards de dollars qui fabriquera des plaquettes en carbure de silicium de 200 mm et disposera d'un centre de R&D dans la région allemande de la Sarre.

"Le carbure de silicium est la réponse à certains des plus grands problèmes de notre époque : les économies d'énergie et le changement climatique", a déclaré Gregg Lowe, PDG de Wolfspeed, en avril lors de l'annonce de l'usine avec ZF et des responsables allemands. « Grâce aux semi-conducteurs en carbure de silicium, les voitures électriques peuvent aller plus loin et se recharger plus rapidement, contribuant ainsi à accélérer la transition des automobiles à essence vers des véhicules entièrement électriques. »

Lowe a déclaré au Financial Times en décembre que le marché des semi-conducteurs de puissance SiC pourrait croître de 14 % par an jusqu'en 2030. « Nous allons tous courir aussi vite que possible, en essayant de rattraper la demande », a-t-il déclaré.

ZF a également signé un accord avec STMicroelectronics pour des puces en carbure de silicium destinées à ses onduleurs à partir de 2025 – avec un volume de commandes de l'ordre de « millions à deux chiffres », ont annoncé les sociétés en avril.

"Avec l'aide du carbure de silicium, nous pouvons optimiser le système de 5 pour cent, et c'est tout à fait quelque chose pour la mobilité électrique", a déclaré Otmar Scharrer, responsable de l'ingénierie des groupes motopropulseurs électrifiés chez ZF, à Automotive News Europe.

Infineon et Stellantis ont signé en septembre dernier un protocole d'accord dans lequel le fabricant allemand de puces réservera la production de SiC au cours de la seconde moitié de la décennie aux propres fournisseurs du constructeur automobile, pour un montant de plus d'un milliard d'euros.

Parmi les transactions récentes importantes, Robert Bosch a acheté en avril TSI, un fabricant californien de puces en carbure de silicium, et a annoncé qu'il investirait 1,5 milliard de dollars dans la modernisation de l'usine de TSI afin de produire des puces SiC pour véhicules électriques d'ici 2026.

Vitesco a annoncé le 19 juin avoir signé un partenariat de fourniture de plus d'un milliard de dollars avec Rohm jusqu'en 2030 pour des puces en carbure de silicium destinées à ses onduleurs, la production en série devant démarrer en 2024 pour « deux clients importants ».