Secondo il nuovo rapporto di IHS Inc. "The World Market for SiC & GaN Power Semiconductors - 2014 Edition", si prevede che il fatturato globale derivante dalla vendita di semiconduttori di potenza in SiC e GaN aumenterà a 2,5 miliardi di dollari nel 2023, rispetto ai soli 150 milioni di dollari del 2013.
Da alcuni anni i semiconduttori di potenza SiC e GaN stanno cercando di affermarsi in applicazioni chiave; tuttavia, circa il 15% del mercato potenziale potrebbe essere costituito da nuove applicazioni che utilizzano queste tecnologie, con dispositivi la cui produzione è ancora a due o tre anni di distanza. Oltre ai mercati dei veicoli ibridi ed elettrici, è ormai chiaro che anche il mercato delle infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici, comprese le stazioni di ricarica per batterie di veicoli ibridi e ibridi plug-in, rappresenta un'area potenzialmente interessante per i dispositivi SiC e GaN.
Non esiste uno standard concordato a livello globale per le infrastrutture di ricarica dei veicoli ibridi ed elettrici (HEV), pertanto esistono diversi standard concorrenti che descrivono differenti livelli o modalità di ricarica in corrente alternata e continua. Tutti i livelli di corrente alternata possono essere considerati per i sistemi elettromeccanici, che richiedono pochi, se non nessuno, semiconduttori di potenza. Il rapporto IHS, pertanto, prende in considerazione solo la ricarica in corrente continua (CC) o "rapida", poiché questi sistemi sono alimentatori CA-CC che convertono la corrente di rete (solitamente trifase) in correnti molto elevate, fino a 125-400 ampere (A) a 480-600 volt CC, erogando una potenza massima di 240 kilowatt (kW).
Le applicazioni di ricarica wireless, che trasmettono energia attraverso l'aria anziché tramite cavi di alimentazione, richiedono la prossimità entro un raggio specificato. Questa tecnologia sta guadagnando popolarità in telefoni cellulari, console per videogiochi, laptop, tablet, veicoli elettrici e altri prodotti di consumo.
L'adozione di semiconduttori di potenza in SiC e GaN sarà trascurabile nelle soluzioni di ricarica induttiva, progettate per essere conformi allo standard Qi del Wireless Power Consortium (WPC) o agli standard della Power Matters Alliance (PMA), poiché i MOSFET sono particolarmente adatti alle basse frequenze coinvolte. Al contrario, le rapide capacità di commutazione dei semiconduttori di potenza SiC e GaN sono ideali per le applicazioni di trasferimento di potenza a risonanza magnetica, che offrono prestazioni ottimali alle frequenze più elevate dello standard Alliance for Wireless Power (A4WP). Poiché
molte applicazioni di elettronica di consumo utilizzano tensioni relativamente basse, i dispositivi GaN sono più adatti. L'unico ambito di applicazione adatto ai dispositivi di potenza SiC è la ricarica wireless di veicoli elettrici a batteria, come i veicoli ibridi plug-in (PHEV).
Altre due applicazioni che potrebbero potenzialmente utilizzare moduli di potenza SiC sono le turbine eoliche e i sistemi di trazione. In entrambi i casi, i principali ostacoli all'adozione dei moduli di potenza SiC sono il loro costo elevato, la comprovata affidabilità e la generale scarsità di moduli ad alta corrente nominale, e in particolare di moduli SiC completi. Entrambe le applicazioni richiedono in genere moduli da 1700 V, una tensione per la quale sono stati sviluppati pochi transistor SiC. Sono in corso delle sperimentazioni, ma la produzione commerciale non dovrebbe iniziare prima del 2016 o del 2017.
Per le tecnologie SiC ad alta tensione, esistono numerose nuove potenziali applicazioni in campo medico e industriale. Per i dispositivi GaN a bassa tensione, le nuove applicazioni includono numerose tecnologie emergenti che guideranno una crescita significativa in futuro, come il tracciamento logistico wireless, il rilevamento della luce e il radar (LIDAR), gli amplificatori audio di classe B, i dispositivi medicali e altro ancora.
Il principale fattore di crescita sarà la rapidità con cui i dispositivi SiC e GaN riusciranno a raggiungere la parità di prezzo e prestazioni equivalenti a quelle dei MOSFET, IGBT o raddrizzatori al silicio. La parità di prezzo e prestazioni è prevista per il 2020 e si prevede che il mercato dei dispositivi di potenza SiC e GaN registrerà una crescita sostanziale fino al 2023.
A cura di Richard Eden, analista senior - Semiconduttori di potenza, IHS Technology
