Os semicondutores de potência são essenciais para a transformação rumo a uma sociedade digital e neutra em carbono. Os setores industrial, das energias renováveis e automóvel, em particular, impulsionam uma procura crescente. Os objetivos são sempre reduzir as emissões de CO2,aumentar a eficiência dos sistemas e promover a digitalização.
Os analistas do Yole Group prevêem que o mercado global de eletrónica de potência cresça de 20,9 mil milhões de dólares em 2022 para 33,3 mil milhões de dólares em 2028, com uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 8,1%. Citam as regulamentações governamentais, a expansão das energias renováveis e a procura por soluções energeticamente eficientes como os motivos para esta tendência.
Electrónica de potência para a indústria
Segundo a Spherical Insights, o segmento industrial detém a maior quota de mercado, com mais de 24%, dado que os dispositivos e sistemas de eletrónica de potência são amplamente utilizados em acionamentos de motores, fontes de alimentação, robótica e controlo de processos. Dado o crescimento contínuo da automação industrial, os analistas consideram também que este segmento continuará a ser um fator chave para o mercado da eletrónica de potência.
O setor industrial, em particular, exige eletrónica de potência fiável e eficiente para aumentar a produtividade, reduzir o consumo de energia e otimizar os processos de fabrico. Qualquer falha em campo pode acarretar custos enormes. As soluções de teste inovadoras dos expositores da productronica — Rohde&Schwarz, Viscom, Löhnert, CRS Prüftechnik e SPEA — abordam esta questão.
Silício, carbeto de silício e nitreto de gálio
A eletrónica de potência divide-se em três segmentos principais com base nos tipos de materiais utilizados: silício, carboneto de silício e nitreto de gálio. A escolha do material semicondutor afeta significativamente o desempenho, a eficiência e a fiabilidade do sistema.
A relação custo-benefício competitiva do silício mantém-no como o material semicondutor mais utilizado. No entanto, atinge os seus limites quando se trata de frequências de operação e tensões de rutura.
Por conseguinte, os componentes de nitreto de gálio (GaN) e de carbeto de silício (SiC) estão a tornar-se cada vez mais comuns. Os inversores baseados em semicondutores de banda larga permitem uma comutação mais rápida e com menores perdas, bem como eficiências significativamente mais elevadas. Podem comutar tensões mais elevadas em frequências mais elevadas com menor necessidade de refrigeração. Tempos de comutação mais curtos reduzem significativamente as perdas de energia e, ao mesmo tempo, permitem a utilização de componentes passivos mais compactos, como indutores ou condensadores.
Devido aos processos de fabrico mais longos e complexos que exigem, os chips feitos com carboneto de silício e nitreto de gálio são consideravelmente mais caros do que os seus equivalentes de silício. No entanto, os fabricantes esperam reduzir os custos com a adoção da tecnologia de wafers de 300 mm.
A escolha entre silício, carboneto de silício e nitreto de gálio depende, em última análise, dos requisitos específicos da aplicação, tais como a potência, a frequência de comutação, a temperatura e o custo.
SiC em movimento
O carboneto de silício oferece vantagens significativas, especialmente para a eletrónica de potência dos veículos elétricos. Sistemas de propulsão e carregamento mais eficientes e compactos aumentam a autonomia e reduzem o tempo de recarga. Por esta razão, o carboneto de silício é uma tecnologia fundamental para o futuro da mobilidade para muitos fabricantes e fornecedores automóveis.
No pavilhão B2, stand 448, a Breuer-Motoren, coexpositora da VDMA, apresenta um amplificador de potência inversor de SiC desenvolvido no âmbito do projeto de investigação "Conversor de frequência SiC-Mobil-SiC para eletromobilidade", como plataforma de teste para investigar a fiabilidade, a vida útil, a compatibilidade eletromagnética e a eficiência dos semicondutores de potência de SiC de comutação rápida.
A electrónica de potência em produção
Em colaboração com o Departamento de Eletrónica de Potência da VDMA - patrocinador conceptual e técnico da eletrónica de potência - serão oferecidas palestras e demonstrações ao vivo sobre o tema no Pavilhão B2, Stand 448.
No Cluster de Semicondutores, os expositores da productronica apresentarão as suas mais recentes inovações nestas áreas.
Com a SEMICON Europe, que se realiza mais uma vez em paralelo com a productronica, a principal feira mundial de desenvolvimento e fabrico alarga a sua oferta na indústria de fabrico de semicondutores.
