Les semi-conducteurs de puissance sont essentiels à la transition vers une société numérique et neutre en carbone. Les secteurs industriel, des énergies renouvelables et automobile, en particulier, sont les principaux moteurs de cette demande croissante. L'objectif est de réduire les émissions de CO2,d'améliorer l'efficacité des systèmes et de favoriser la numérisation.
Les analystes du groupe Yole prévoient que le marché mondial de l'électronique de puissance passera de 20,9 milliards de dollars en 2022 à 33,3 milliards de dollars en 2028, soit un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 8,1 %. Ils attribuent cette tendance aux réglementations gouvernementales, à l'expansion des énergies renouvelables et à la demande de solutions écoénergétiques.
Électronique de puissance pour l'industrie
Selon Spherical Insights, le segment industriel détient la plus grande part de marché, soit plus de 24 %, les dispositifs et systèmes d'électronique de puissance étant largement utilisés dans les variateurs de vitesse, les alimentations électriques, la robotique et le contrôle des processus. Compte tenu de la croissance continue de l'automatisation industrielle, les analystes considèrent également ce segment comme un moteur essentiel du marché de l'électronique de puissance.
Le secteur industriel, en particulier, a besoin d'une électronique de puissance fiable et performante pour accroître sa productivité, réduire sa consommation d'énergie et optimiser ses processus de fabrication. Toute défaillance sur le terrain peut engendrer des coûts considérables. Les solutions de test innovantes présentées par les exposants de productronica – Rohde&Schwarz, Viscom, Löhnert, CRS Prüftechnik et SPEA – répondent à cette problématique.
Silicium, carbure de silicium et nitrure de gallium
L'électronique de puissance se divise en trois segments principaux selon les matériaux utilisés : le silicium, le carbure de silicium et le nitrure de gallium. Le choix du matériau semi-conducteur influe considérablement sur les performances, l'efficacité et la fiabilité du système.
Le rapport coût-performance avantageux du silicium en fait le matériau semi-conducteur le plus utilisé. Cependant, ses limites se situent au niveau des fréquences de fonctionnement et des tensions de claquage.
Par conséquent, les composants en nitrure de gallium (GaN) et en carbure de silicium (SiC) sont de plus en plus utilisés. Les onduleurs à semi-conducteurs à large bande interdite permettent une commutation plus rapide et à plus faibles pertes, avec des rendements nettement supérieurs. Ils peuvent commuter des tensions plus élevées à des fréquences plus élevées, tout en nécessitant un refroidissement moindre. Des temps de commutation plus courts réduisent considérablement les pertes de puissance et permettent, simultanément, l'utilisation de composants passifs plus compacts, tels que des inductances ou des condensateurs.
En raison des procédés de fabrication plus longs et plus complexes qu'ils requièrent, les puces en carbure de silicium et en nitrure de gallium sont considérablement plus chères que leurs homologues en silicium. Cependant, les fabricants espèrent réduire les coûts grâce au passage à la technologie des plaquettes de 300 mm.
Le choix entre le silicium, le carbure de silicium et le nitrure de gallium dépend en définitive des exigences spécifiques de l'application, telles que la puissance, la fréquence de commutation, la température et le coût.
SiC en mouvement
Le carbure de silicium offre des avantages considérables, notamment pour l'électronique de puissance des véhicules électriques. Des systèmes de propulsion et de recharge plus efficaces et plus compacts permettent d'accroître l'autonomie et de réduire les temps de recharge. C'est pourquoi le carbure de silicium représente une technologie clé pour l'avenir de la mobilité pour de nombreux constructeurs et équipementiers automobiles.
Dans le hall B2, stand 448, Breuer-Motoren, co-exposant au VDMA, présente un amplificateur de puissance à onduleur SiC développé dans le cadre du projet de recherche « Convertisseur de fréquence SiC-Mobil-SiC pour l'électromobilité » comme plateforme de test pour étudier la fiabilité, la durée de vie, la compatibilité électromagnétique et l'efficacité des semi-conducteurs de puissance SiC à commutation rapide.
Électronique de puissance en production
En collaboration avec le département d'électronique de puissance de la VDMA - sponsor conceptuel et technique de l'électronique de puissance - des conférences et des démonstrations en direct sur le sujet de l'électronique de puissance seront proposées dans le hall B2, stand 448.
Dans le pôle Semiconductor, les exposants de productronica présenteront leurs dernières innovations dans ces domaines.
Avec SEMICON Europe, qui se tient une fois de plus en parallèle de productronica, le principal salon mondial du développement et de la fabrication élargit son offre dans le secteur de la fabrication des semi-conducteurs.
