Image de couverture : Demande de silicium pour les systèmes de gestion des batteries des véhicules électriques. Source : IDTechEx
Nul n'ignore que les véhicules électriques représentent l'avenir, et la pression croissante pour la décarbonation se fait fortement sentir dans l'industrie automobile. Les chiffres de vente récents de véhicules électriques en témoignent : depuis 2020 environ, ils ont connu une croissance exponentielle d'une année sur l'autre, indiquant le passage d'une technologie émergente à une technologie largement répandue. Par conséquent, IDTechEx prévoit un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 15 % pour le marché des véhicules électriques à batterie au cours de la prochaine décennie.
Composants semi-conducteurs dans les véhicules électriques
Les technologies des semi-conducteurs sont désormais omniprésentes dans les véhicules à moteur thermique, les microcontrôleurs (MCU) orchestrant les opérations mécaniques et de combustion pour optimiser l'autonomie. Cependant, la gestion des flux d'électricité vers et depuis la batterie d'un véhicule électrique exige une gestion des semi-conducteurs bien plus poussée, sous la forme d'électronique de puissance. Les dispositifs en silicium (Si) et en carbure de silicium (SiC) utilisés pour les chargeurs embarqués, les onduleurs et les convertisseurs CC-CC jouent un rôle crucial dans le fonctionnement des véhicules électriques et représentent une part importante de la valeur des semi-conducteurs dans le véhicule.
Les composants électroniques de puissance de grande taille, tels que l'onduleur, représentent une part importante du coût de fabrication d'un véhicule électrique. Cependant, le rapport d'IDTechEx, « Semiconductors for Autonomous and Electric Vehicles 2023-2033 », analyse en détail le coût de fabrication des puces et des plaquettes individuelles. De ce point de vue, le système de gestion de la batterie (BMS) apparaît comme un contributeur majeur à la demande en silicium pour les véhicules électriques.
Composants semi-conducteurs utilisés dans les véhicules électriques autonomes. Source : IDTechEx
Au sein du système de gestion de batterie, on distingue deux principaux types de puces : un contrôleur principal qui prend les décisions majeures et une multitude de circuits intégrés de surveillance et d'équilibrage de batterie (circuits intégrés BMB), qui gèrent des groupes de cellules. Les circuits intégrés BMB collectent les informations provenant de voltmètres, de thermomètres et d'autres capteurs de batterie et les transmettent au contrôleur principal, qui peut alors agir en conséquence – par exemple, en activant le réfrigérateur si la batterie surchauffe. Le problème est que ces cellules comportent généralement de 10 à 20 capteurs chacune, et les connaisseurs de voitures électriques savent que certaines peuvent en compter des milliers : il en résulte une multitude de circuits intégrés BMB dispersés dans tout le pack. Une étude d'IDTechEx révèle que, malgré l'encombrement important des composants électroniques de puissance, le système de gestion de batterie représente environ un tiers de la demande en silicium utilisée pour la fabrication des groupes motopropulseurs électriques.
Dans le monde en constante évolution des technologies des semi-conducteurs, rien n'est figé, et les systèmes de gestion de batterie (BMS) ne font pas exception. Comme mentionné précédemment, les circuits intégrés des BMS sont capables de surveiller entre dix et vingt cellules au sein d'une batterie, mais ce nombre est en constante augmentation. Ceci est probablement dû à la transition progressive vers des procédés de fabrication du silicium plus avancés, permettant la production de puces plus performantes. Il en résulte une réduction du nombre de puces nécessaires dans l'ensemble de la batterie. De plus, on observe une tendance à la réduction du nombre de cellules par véhicule, grâce à l'augmentation de la capacité des cellules.
L'électrification et l'automatisation constituent des transitions majeures pour l'industrie automobile, engendrant des marchés des semi-conducteurs nouveaux et en pleine expansion. Si cet article se concentre principalement sur les systèmes de gestion des batteries, le rapport « Semi-conducteurs pour véhicules autonomes et électriques 2023-2033 » offre une analyse complète des semi-conducteurs dans l'ensemble du secteur automobile, notamment les systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS), la conduite autonome, le LiDAR, les radars, les caméras, la connectivité 4G et 5G, les groupes motopropulseurs électriques, les microcontrôleurs (MCU), les systèmes sur puce (SoC), et bien plus encore. IDTechEx accompagne les entreprises dans la compréhension des nouvelles technologies embarquées, des technologies émergentes et de l'impact de l'évolution du secteur automobile sur les marchés des semi-conducteurs. Pour plus d'informations, y compris des exemples de pages téléchargeables, rendez-vous sur www.IDTechEx.com/AutoSemi.
Auteur : Dr James Jeffs – Analyste technologique senior chez IDTechEx
