Secondo le previsioni di IDTechEx, il mercato dell'elettronica di potenza supererà i 65 miliardi di dollari entro il 2036, con un tasso di crescita annuo composto (CAGR) del 10% nel prossimo decennio.

Nel nuovo report "Mercato dell'elettronica di potenza 2026-2036: data center, veicoli elettrici ed energie rinnovabili", IDTechEx analizza le tendenze di innovazione nel mercato dell'elettronica di potenza, guidate dai produttori di apparecchiature originali (OEM) in settori quali data center, veicoli elettrici ed energie rinnovabili. L'elettronica di potenza per data center, veicoli elettrici ed energie rinnovabili opera a livelli di potenza significativamente diversi e in un'ampia gamma di condizioni ambientali. Anche i requisiti e le considerazioni sui costi per ciascuno di questi settori sono molto differenti. Di conseguenza, il ritmo dell'innovazione nell'elettronica di potenza varia considerevolmente tra questi settori.

Grazie alla comprensione delle esigenze di innovazione nell'elettronica di potenza in tutte le applicazioni, IDTechEx offre una visione chiara del mercato dell'elettronica di potenza nel suo complesso, prevedendo i megatrend generali e gli ostacoli più ampi all'adozione.

Veicoli elettrici: il SiC dominerà; il GaN impiegherà più tempo a consolidarsi

Sebbene i transistor IGBT al silicio siano rimasti i dispositivi di potenza dominanti negli inverter di trazione negli ultimi 20 anni, insieme ad altri dispositivi di potenza al silicio per caricabatterie di bordo e convertitori DC-DC, le tecnologie a banda larga come i MOSFET al carburo di silicio (SiC) occupano una quota significativa e crescente del mercato dell'elettronica di potenza per veicoli elettrici (EV). IDTechEx prevede che i MOSFET al SiC costituiranno la maggioranza del mercato degli inverter di trazione per veicoli elettrici entro il 2036, così come la maggioranza del mercato dei caricabatterie di bordo e dei convertitori DC-DC. Il funzionamento ad alta temperatura, le velocità di commutazione più elevate e le dimensioni ridotte si traducono in una maggiore efficienza, nonché in un risparmio di peso e volume che, in definitiva, contribuisce ad aumentare l'autonomia e le prestazioni dei veicoli elettrici.

Il nitruro di gallio (GaN) ha un potenziale significativo nei veicoli elettrici, ma lo sviluppo del GaN per applicazioni automobilistiche dipende dalla dimostrazione della sua affidabilità a lungo termine in un ambiente di veicolo elettrico, nonché dalla sua capacità di funzionare ad alte tensioni nelle architetture di alimentazione a 800 V tipiche dei veicoli elettrici.

Centri dati: la banda larga consente il passaggio a un'architettura di alimentazione a 800 V CC

Il settore dei data center si è trasformato a partire dalla diffusione dell'intelligenza artificiale nel 2023. I modelli di IA stanno diventando sempre più complessi e richiedono una maggiore potenza di calcolo per l'addestramento. Ciò ha portato al rapido sviluppo di nuove generazioni di chip per l'IA, che consumano livelli di energia più elevati. L'industria dell'elettronica di potenza per i data center dedicati all'IA deve adattarsi per supportare le future generazioni di addestramento dell'IA.

Si prevede che i semiconduttori a banda larga si diffonderanno ampiamente negli alimentatori (PSU) per i data center, così come nella conversione di potenza point-of-load. L'aumento della frequenza di commutazione e della tensione di rottura di SiC e GaN consente la realizzazione di dispositivi di conversione di potenza più potenti ed efficienti in dimensioni più ridotte, mantenendo al contempo l'affidabilità necessaria per l'addestramento e l'inferenza dell'IA.
Il rapporto IDTechEx, "Power Electronics Market 2026-2036: Data Centers, Electric Vehicles, and Renewables", include una previsione decennale per l'utilizzo di Si, SiC e GaN nei data center e prevede una significativa adozione di GaN nel prossimo decennio, in particolare per gli alimentatori e la conversione di potenza point-of-load.

Al contempo, l'architettura di alimentazione dei data center subirà un cambiamento di paradigma nei prossimi anni, passando dall'alimentazione in corrente alternata (AC) a quella a 800 V CC (HVDC). Si prevede che questa transizione semplificherà l'elettronica di potenza dei data center, riducendo il numero di stadi di conversione di potenza e i potenziali punti di guasto. Allo stesso tempo, ciò aumenterà l'efficienza complessiva dei data center e consentirà la realizzazione dei rack da 1 MW previsti per la fine di questo decennio.

Questo report include una previsione decennale sull'architettura di alimentazione dei data center; IDTechEx prevede che la corrente continua a 800 V diventerà l'architettura di alimentazione dominante per i nuovi data center dedicati all'intelligenza artificiale durante il periodo di previsione. In questo report, IDTechEx confronta il mercato dell'elettronica di potenza per data center con quello dei veicoli elettrici, individuando i principali punti di intersezione e le innovazioni condivise tra i due.

Energia eolica: la comprovata affidabilità del silicio sta rallentando l'adozione della tecnologia a banda larga

Sebbene rappresenti un segmento relativamente piccolo del mercato globale dell'elettronica di potenza, il settore dell'elettronica di potenza per l'energia eolica si distingue nettamente da quello dei veicoli elettrici e dei data center. Con potenze nominali ancora più elevate, condizioni operative più impegnative (sbalzi di temperatura estremi, elevata umidità e nebbia salina) e costi significativi in ​​caso di guasto, il settore dell'elettronica di potenza per l'energia eolica ha esitato ad adottare le ultime innovazioni nell'elettronica di potenza a banda larga, preferendo la consolidata affidabilità della tecnologia al silicio.

Dopo aver analizzato le collaborazioni tra i produttori di apparecchiature originali (OEM) di turbine eoliche e i fornitori di SiC, e attraverso discussioni con aziende come Hitachi Energy, IDTechEx ha sviluppato una previsione decennale della domanda di Si e SiC nei convertitori di potenza per turbine eoliche, prevedendo una costante adozione del SiC nel settore dell'elettronica per l'energia eolica nel prossimo decennio. L'adozione del SiC nel settore eolico rappresenta un cambiamento tecnologico di vasta portata; la sua affidabilità a lungo termine è stata sufficientemente dimostrata in ambienti difficili da consentirne l'ampliamento del campo di applicazione nelle energie rinnovabili.

Dall'ambiente sterile di un data center per l'IA, dove la forte domanda di maggiore densità di potenza per addestrare i modelli di IA di nuova generazione sta guidando gli investimenti nell'innovazione dell'elettronica di potenza, ai convertitori di potenza per turbine eoliche, dove le intense pressioni sui costi e le considerazioni sull'affidabilità sono di primaria importanza, le innovazioni nell'elettronica di potenza si manifestano in modo molto diverso nei vari settori. Data la diversità e l'interconnessione delle applicazioni, è necessario un approccio intersettoriale per comprendere l'impatto delle innovazioni in un campo sugli altri. Il rapporto "Power Electronics Market 2026–2036: Data Centers, Electric Vehicles, and Renewables" fornisce un'analisi approfondita dei materiali semiconduttori e delle innovazioni applicative necessarie per comprendere appieno il settore dell'elettronica di potenza nel suo complesso.

Autore: Matthew Fall, analista tecnologico presso IDTechEx