Petits, puissants et extrêmement efficaces, les semi-conducteurs en carbure de silicium peuvent faire passer l'électronique de puissance des batteries et des capteurs à un niveau supérieur, contribuant ainsi de manière significative aux avancées dans le domaine des véhicules électriques et soutenant la numérisation de l'industrie.  
   
 

Les semi-conducteurs en carbure de silicium (SiC) traitent l'électricité plus efficacement que les semi-conducteurs traditionnels dans certaines applications importantes. Cette nouvelle technologie présente donc un intérêt particulier pour les constructeurs de véhicules électriques : grâce à l'utilisation de semi-conducteurs SiC, une meilleure gestion des batteries permet de réaliser des économies d'énergie et d'accroître ainsi considérablement la durée de vie des véhicules électriques. Les semi-conducteurs à base de SiC permettent également une recharge plus rapide. Aujourd'hui, chaque voiture électrique contient déjà de nombreux semi-conducteurs. À l'avenir, les dispositifs de conversion SiC, en particulier, se développeront grâce à leurs avantages en termes de vitesse de commutation, de dissipation thermique et de compacité. D'autres entreprises, telles que les opérateurs de réseaux mobiles, les fabricants de smartphones et l'industrie de l'automatisation, fondent également de grands espoirs sur ces microprocesseurs.
 

Avantages et applications des semi-conducteurs SiC    
   

10 fois

Comparativement aux semi-conducteurs en silicium traditionnels, les semi-conducteurs de puissance en carbure de silicium (SiC) peuvent être fabriqués à partir de matériaux beaucoup plus petits. Ceci est possible grâce à leur bande passante plus large, qui leur permet de convertir l'énergie électrique avec moins de pertes thermiques. Les semi-conducteurs en silicium doivent être beaucoup plus grands pour atteindre les mêmes performances.

 
 

Réduction jusqu'à 50%

Les semi-conducteurs en carbure de silicium (SiC) présentent des pertes thermiques supérieures à celles des semi-conducteurs conventionnels en silicium. De ce fait, l'électronique de puissance, c'est-à-dire la conversion de l'énergie électrique en une forme utilisable par les appareils, constitue un domaine d'application important pour les semi-conducteurs SiC. Dans un ordinateur portable, par exemple, le semi-conducteur est intégré au transformateur du chargeur. Jusqu'à présent, les semi-conducteurs en silicium étaient principalement utilisés à cette fin, mais ils dégagent une grande quantité d'énergie sous forme de chaleur. L'utilisation de semi-conducteurs en carbure de silicium permet de réduire considérablement les pertes thermiques et d'optimiser l'énergie disponible pour la charge.  
 
 
  300 à 500 %  

Les transistors SiC permettent également d'augmenter la fréquence de commutation par rapport aux transistors en silicium. C'est une autre raison pour laquelle les semi-conducteurs SiC peuvent être utilisés pour fabriquer des composants de dimensions nettement inférieures.  
 
 
 

10% à 15%

Les semi-conducteurs en carbure de silicium (SiC) pourraient permettre d'accroître l'autonomie des véhicules électriques grâce à une conversion d'énergie plus efficace. De ce fait, les constructeurs automobiles pourraient installer des batteries plus petites dans leurs véhicules. Il s'agit d'une solution avantageuse pour tous, susceptible de dynamiser le secteur.

 
 

Adapté à la technologie 5G moderne

Les semi-conducteurs en carbure de silicium (SiC) sont également idéaux. Les réseaux ultrarapides exigeront une puissance et des performances considérables, notamment de la part des infrastructures telles que les stations de transmission. Pour accélérer la recharge des smartphones, les fabricants pourraient utiliser des semi-conducteurs en SiC à l'avenir. De plus, ces nouveaux semi-conducteurs sont parfaitement adaptés aux chargeurs sans fil et aux serveurs de centres de données.  
 
 

Des possibilités infinies

Les semi-conducteurs SiC ouvrent la voie à la numérisation des processus industriels. Par exemple, les processus exigeant des vitesses particulièrement élevées de la part de l'électronique de puissance peuvent être mieux pris en charge par des systèmes de capteurs plus rapides. L'utilisation d'appareils mobiles 5G basés sur des semi-conducteurs SiC offre également un potentiel considérable pour l'optimisation de l'Industrie 4.0.

 

412 milliards de dollars

Le chiffre d'affaires de l'ensemble du secteur des semi-conducteurs l'année dernière. Les semi-conducteurs SiC restent un produit de niche, avec des ventes d'environ 500 millions de dollars. Cependant, les experts du secteur prévoient que les véhicules électriques entraîneront une croissance rapide des ventes, de 10 % à 25 % par an entre 2020 et 2022, et de plus de 40 % d'ici 2023.  
 
En résumé, tous les semi-conducteurs sont fabriqués à partir de cristaux, eux-mêmes obtenus par fusion de poudres (comme le silicium ou le carbure de silicium) à très haute température. Ces cristaux sont ensuite découpés en fines tranches appelées plaquettes. Des circuits électroniques très complexes peuvent être déposés sur ces plaquettes, formant ainsi des dispositifs microélectroniques.  Production de nouveaux matériaux semi-conducteurs SiC  
  plus de 50 années  
De nombreuses recherches ont été menées sur la production de semi-conducteurs en carbure de silicium et la croissance de cristaux de carbure de silicium. Cette dernière repose principalement sur le procédé de transport physique en phase vapeur (PVT). De petits cristaux de carbure de silicium sont ainsi formés à haute température et basse pression. Les particules traversent un gaz vecteur pour atteindre un germe cristallin plus froid, où la cristallisation se produit par sursaturation.

 

Degrés Celsius 2400

Elle est nécessaire au processus de croissance des monocristaux de carbure de silicium. En revanche, les cristaux de silicium conventionnels ne requièrent que des températures d'environ 1 500 degrés.

 

Entre 10 et 14 jours

Le temps nécessaire à la croissance des cristaux de carbure de silicium dans le four est considérable. Ce facteur, associé à une consommation d'énergie nettement supérieure, explique en partie leur prix plus élevé que celui des cristaux de silicium classiques, qui peuvent être obtenus en deux jours.

 

diamètre 150mm

La taille des plaquettes de carbure de silicium actuelles est de 200 mm. Bientôt, la production industrielle de plaquettes de SiC de 200 mm de diamètre permettra d'atteindre cette taille. Ces plaquettes répondront alors aux normes de l'industrie traditionnelle du silicium, marquant ainsi une avancée majeure pour les produits électroniques à base de SiC.