12 e 13 Aprile 2022, BolognaFiere

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La società di analisi di mercato IHS Markit, nel suo rapporto 2018, vede una crescita del mercato di componenti di potenza in tecnologia WBG (wide band gap) – ovvero SiC e GaN – con crescite ancora migliori rispetto a quelle già pubblicate, per esempio, da Yole Developpement. E aggiunge alcune note interessanti sui rapporti di costo…

Tecnologie WBG: SiC e GaN in crescita

Spinto dalla domanda di alimentatori, di inverter per il fotovoltaico e di veicoli ibridi ed elettrici, il mercato dei componenti di potenza nelle tecnologie SiC e GaN crescerà ad una media annua superiore al 35% dal 2017 arrivando vicino al miliardo di dollari nel 2020 per poi superare i 10 miliardi nel 2027”. Sono le previsioni del rapporto “SiC e GaN Power Semiconductors Report – 2018” pubblicato da IHS Markit.

In particolare, nel 2020 i dispositivi realizzati in tecnologia GaN-on-silicon raggiungeranno la parità con i MOSFET e gli IGBT al silicio fornendo al contempo prestazioni migliori. Raggiunta la parità il mercato del GaN per la potenza si dovrebbe attestare sui 600 milioni di dollari nel 2024 per salire poi a 1,7 miliardi nel 2027.

 

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I veicoli elettrici spingono il mercato

Le prospettive di una forte crescita dei dispositivi SiC sono elevate, stimolate dalla crescente vendita di veicoli ibridi ed elettrici. La penetrazione nel mercato sta anche crescendo, particolarmente in Cina con diodi Schottky, MOSFET, JFET (Junction Field Effect Transistor) e altri discreti SiC che già si vedono in convertitori DC-DC per automotive, già in volumi, e nei carica-batteria di bordo.

Secondo Richard Eden, principal analyst per i semiconduttori di potenza di IHS Markit, “appare sempre più plausibile che gli inverter principali dei powertrain, che usano MOSFET SiC al posto degli IGBT al silicio, inizieranno ad apparire sul mercato tra tre o cinque anni. Poichè negli inverter principali ci sono molti più dispositivi che nei convertitori DC-DC e nei carica-batteria a bordo, anche le quantità richieste cresceranno rapidamente. Arriverà anche il momento in cui i produttori di questi inverter sceglieranno moduli di potenza full-SiC customizzati al posto dei discreti e l’integrazione insieme all’ottimizzazione dei pakage saranno i punti di forza dei produttori di moduli.

Non solo crescerà il numero di dispositivi SiC per ogni veicolo ma la domanda di registrazione sia per veicoli ibridi o totalmente elettrici crescerà di dieci volte tra il 2017 e il 2027 poiché molti governi vogliono ridurre l’inquinamento dell’aria e la dipendenza da veicoli che utilizzano combustibili fossili. Cina, India, Francia, Gran Bretagna e Norvegia hanno già annunciato piani per bandire le auto con motori a combustione nel decennio a venire sostituendoli con veicoli più puliti. Di conseguenza il rapporto sottolinea che le prospettive per i veicoli elettrici e, in particolar modo, per i semiconduttori WBG sono particolarmente buone.

SiC o GaN?

Il più grande antagonista per una massiccia crescita di componenti SiC potrebbero essere i componenti con base GaN. Il primo transistor GaN con qualifica automotive AEC-Q101 è stato un dispositivo lanciato nel 2017 da Transphorm e i dispositivi GaN prodotti con il processo GaN-on-Si promettono costi decisamente inferiori e una facilità di produzione migliore di qualsiasi dispositivo prodotto su wafer SiC. Per queste ragioni i transistori GaN potrebbero, verso la fine del 2020, diventare la scelta preferita. Al posto dei più costosi MOSFET SiC, per la realizzazione di inverter.

Un aspetto interessante nella storia dei dispositivi power GaN è che recentemente la tecnologia propone sia soluzioni GaN con driver al silicio nello stesso package che soluzioni con driver integrati in tecnologia full GaN. Una volta che le prestazioni saranno ottimizzate per applicazioni per caricatori di telefoni cellulari o tablet il loro utilizzo potrebbe diventare prevalente in molte altre applicazioni. Sul fronte dei diodi lo sviluppo in tecnologia GaN non è mai decollato poichè non sembravano promettere vantaggi significativi rispetto a quelli in SiC e il loro sviluppo sarebbe stato costoso.

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Laura Baronchelli
Laura Baronchelli