En diciembre del año pasado, Denso anunció que, como parte de sus esfuerzos por lograr una sociedad baja en carbono, su último modelo de módulo de potencia de impulso equipado con semiconductores de potencia de carburo de silicio (SiC) de alta calidad ha comenzado la producción en masa y se está utilizando en On. El nuevo modelo Toyota Mirai se lanzó el 9 de diciembre de 2020.

En la presentación, DENSO afirmó que la empresa desarrolló la tecnología REVOSIC destinada a aplicar semiconductores de potencia de SiC (diodos y transistores) a aplicaciones automotrices. Señalan que el carburo de silicio es un material semiconductor con un rendimiento superior en entornos de alta temperatura, alta frecuencia y alta presión en comparación con el silicio (Si) convencional. Por lo tanto, el uso de SiC en dispositivos críticos para reducir significativamente la pérdida de energía, el tamaño y el peso de los sistemas y acelerar la electrificación ha atraído considerable atención.

 

En 2014, DENSO introdujo un transistor de SiC para aplicaciones no automotrices y lo comercializó para productos de audio. DENSO continúa su investigación sobre aplicaciones en vehículos y, en 2018, Toyota utilizó diodos de SiC en su autobús de pila de combustible Sora.

 

Ahora, DENSO ha desarrollado un nuevo transistor de SiC para automóviles, lo que marca la primera vez que DENSO utiliza SiC para diodos y transistores de automóviles. Los transistores de SiC recientemente desarrollados brindan alta confiabilidad y alto rendimiento en el entorno automotriz, lo que presenta desafíos para los semiconductores, gracias a la estructura única y la tecnología de procesamiento de DENSO, que aplica MOSFET de puerta de trinchera. El nuevo módulo de potencia de refuerzo equipado con semiconductores de potencia de SiC (diodos, transistores) tiene un volumen aproximadamente un 30 % menor y una pérdida de energía aproximadamente un 70 % menor que los productos convencionales equipados con semiconductores de potencia de Si, lo que contribuye a la miniaturización. Impulse el módulo de potencia para mejorar la eficiencia del combustible del vehículo.

 

DENSO dijo que la compañía continuará trabajando en la investigación y el desarrollo de la tecnología REVOSIC y ampliará su aplicación a los vehículos eléctricos, incluidos los vehículos eléctricos híbridos y los vehículos eléctricos puros, para ayudar a construir una sociedad con bajas emisiones de carbono.

 

Recientemente, DENSO señaló en un comunicado de prensa que los semiconductores de potencia son como los músculos del cuerpo humano. Mueve componentes como inversores y motores (extremidades) según comandos de la ECU (cerebro). Los semiconductores de potencia típicos utilizados en productos automotrices están hechos de silicio (Si). Por el contrario, el carburo de silicio tiene un rendimiento superior en entornos de alta temperatura, alta frecuencia y alto voltaje, lo que ayuda a reducir significativamente la pérdida de energía, el tamaño y el peso del inversor. Por lo tanto, los dispositivos de SiC han recibido atención por su aceleración de la electrificación de vehículos.

 

Denso señaló que el módulo de potencia de refuerzo que utiliza semiconductores de potencia de carburo de silicio de la compañía es aproximadamente un 30% más pequeño en tamaño y un 70% menos de pérdida de energía que los productos convencionales que utilizan semiconductores de potencia de silicio. Esto permite productos más pequeños y una mejor eficiencia del combustible de los vehículos.

 

Los ingenieros de Denso también dijeron que, en comparación con el silicio, el carburo de silicio tiene una resistencia baja, por lo que la corriente fluye más fácilmente. Debido a esta característica, un prototipo de dispositivo de SiC resultó dañado por un aumento repentino de corriente. Con este fin, la colaboración de varios departamentos de Denso discutió cómo aprovechar al máximo el rendimiento de baja pérdida del SiC y al mismo tiempo prevenir daños a los dispositivos en el mercado, y resolvió el problema con una idea que a nuestro departamento no se le ocurrió solo: usando un controlador IC especial para cortar la corriente a alta velocidad.

 

Patente de carburo de silicio: Denso ocupa el quinto lugar

 

Según los informes del Nikkei, empresas japonesas y estadounidenses han monopolizado las cinco principales patentes relacionadas con el carburo de silicio (SiC), un material semiconductor de nueva generación. Según las estadísticas de la Japanese Patent Result Company, que se dedica al análisis de patentes, la estadounidense Cree, que se dedica a los sustratos semiconductores de carburo de silicio, ocupa el primer lugar, seguida de empresas japonesas como Roma y Sumitomo Electric Industries.

Las puntuaciones se calcularon por volumen y atención, basándose en datos de patentes estadounidenses publicados el 29 de julio. El carburo de silicio se utiliza como sustituto del material de sustrato semiconductor de silicio existente, lo que contribuye a mejorar el rendimiento y el ahorro de energía de los semiconductores de potencia. En campos como los vehículos eléctricos puros (EV) y los inversores para sistemas de generación de energía fotovoltaica, el rango de aplicación del carburo de silicio está en constante expansión. En una sociedad descarbonizada, se espera que la demanda aumente.

 

 El análisis de Patent Result muestra que Cree, que ocupa el primer lugar, tiene ventajas en sustratos de carburo de silicio y patentes de cristalización. El número 2 Roma y el número 5 Denso tienen ventajas en la reducción de la pérdida de energía, el número 3 Sumitomo Electric tiene una estructura cristalina más fuerte que el carburo de silicio y el número 4 Mitsubishi Electric tiene una ventaja en la estructura de dispositivos semiconductores.

DENSO tiene objetivos más grandes

En 2019, Toyota y Denso anunciaron conjuntamente una nueva empresa conjunta. La nueva empresa desarrolla principalmente tecnología de semiconductores para automóviles de próxima generación. Pusieron su mirada en el óxido de galio y el diamante, semiconductores de potencia que pueden desafiar al SiC (carburo de silicio) y al GaN (nitruro de galio).

A través de una investigación en profundidad sobre la estructura básica y la tecnología de procesamiento de los productos, la nueva empresa conjunta se centrará en el desarrollo de tecnologías avanzadas y de futuro para componentes electrónicos como módulos de potencia para vehículos eléctricos o sensores de monitoreo periféricos para vehículos autónomos.

Como uno de los pocos fabricantes de equipos originales (OEM) del mundo capaz de producir IGBT, Toyota mantiene una estrecha colaboración con Fuji Electric, Mitsubishi Electric y Denso. Denso, tras adquirir una participación en Infineon, colabora con FLOSFIA, una startup tecnológica fundada por la Universidad de Kioto, para impulsar el desarrollo y la aplicación de productos semiconductores para automoción. Todas ellas invierten y desarrollan una nueva generación de dispositivos semiconductores de potencia para reducir el coste y el tamaño de los módulos de potencia para vehículos eléctricos.

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