Carburo de silicio: lograr una reducción de costos internamente antes de reducir los costos automotrices

en 9 dic 2023

El carburo de silicio (SiC) recuperó la atención en marzo de este año cuando Tesla anunció una reducción del 75% en su uso por vehículo. Esta medida, impulsada por Tesla, tuvo un impacto significativo ya que la declaración de Elon Musk casi provocó un colapso, lo que provocó una caída de dos tercios en el precio de las acciones del líder mundial en SiC, Wolfspeed, este año.

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La fuerte caída de Wolfspeed y la caída de las acciones conceptuales de carburo de silicio se atribuyen principalmente a la "traición" de Tesla; sin embargo, el sentimiento pesimista del mercado también se ha visto alimentado por interpretaciones erróneas. En realidad, Tesla sólo ha reducido el uso de carburo de silicio y no lo ha abandonado por completo.

Apenas una semana después de que Tesla anunciara el estándar de reducción, firmaron un acuerdo de suministro a largo plazo con ON Semiconductor. El módulo BMW 750V Elite de carburo de silicio, anunciado anoche, se utilizará en el sistema de tren motriz eléctrico de 400V de BMW. Siguiendo el ejemplo, varios fabricantes de automóviles, como Mercedes-Benz y Volkswagen, están colaborando con Wolfspeed, Infineon y otros para garantizar un suministro estable de productos de carburo de silicio. Según estimaciones de Dongwu Securities, de enero a agosto de este año, otros fabricantes de automóviles contribuyeron con el 25% al ​​mercado de carburo de silicio.

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Según datos de la firma francesa de investigación de mercado Yole, se prevé que el mercado mundial de generación de energía de carburo de silicio crezca de 1.090 millones de dólares en 2021 a 6.297 millones de dólares en 2027, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 34%. Las aplicaciones automotrices contribuyen a más del 75 % de la cuota de mercado de carburo de silicio, dominando todo el mercado de dispositivos de energía SiC.

Sin embargo, a pesar de las prometedoras perspectivas del mercado, los precios de las acciones de Silicon Carbide han experimentado un crecimiento sorprendente y notable, lo que genera una importante preocupación: mientras Tesla está reduciendo su participación de mercado, otras empresas automotrices están adoptando activamente Silicon Carbide.

Carburo de silicio

¿Por qué elegir carburo de silicio? Como material semiconductor de tercera generación, el carburo de silicio es adecuado para fabricar dispositivos de energía de alta temperatura, alta frecuencia, resistentes a la radiación y a gran escala, lo que lo convierte en un material ideal en el campo de los vehículos de nueva energía. En el mercado de la automoción, Tesla destaca como pionera en la adopción del Carburo de Silicio.

En el Modelo 3 de cuarta generación de Tesla en 2018, el inversor principal reemplazó el IGBT tradicional basado en silicio con módulos de potencia MOSFET de carburo de silicio producidos por STMicroelectronics (ST). A continuación, la sustitución de los tres sistemas eléctricos transformó el motor en el núcleo del coche, haciendo que la electrónica de potencia fuera crucial. Silicon Carbide mejora aún más la eficiencia de los IGBT basados ​​en carburo de silicio, mejorando la eficiencia de conversión de energía, aumentando la autonomía de los vehículos eléctricos y reduciendo los costos de las baterías. Los IGBT basados ​​en carburo de silicio también exhiben una mayor eficiencia de conversión de energía, lo que mejora la autonomía de los vehículos eléctricos y reduce los costos de las baterías. Las características de alta frecuencia permiten reducir el tamaño de la bobina de topología y los condensadores, lo que reduce las pérdidas de hierro en el motor y disminuye aún más el ruido. El carburo de silicio puede soportar voltajes más altos, lo que permite reducir la corriente al aumentar el voltaje, aligerando así el mazo de cables y ahorrando espacio de instalación. Los inversores de silicio son compactos y pueden acomodar sistemas de enfriamiento más discretos, lo que reduce los costos generales del vehículo.

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Sin embargo, el carburo de silicio también enfrenta algunas limitaciones. Una de las principales razones del recorte de producción de Tesla es el mayor costo del carburo de silicio, que no se alinea con la estrategia general de reducción de costos de Tesla. Además, existen problemas de capacidad. Según las indicaciones del mercado, por cada dos vehículos eléctricos Tesla se necesita una media de una oblea de SiC de 6 pulgadas. Se espera que la demanda estimada de obleas de 6 pulgadas por parte de Tesla en un año supere la capacidad total mundial. La tecnología de producción de obleas de carburo de silicio también es un factor importante que limita la capacidad, especialmente en situaciones de alto coste y complejidad técnica.

A medida que la cadena industrial continúa mejorando, se espera que el precio del carburo de silicio se recupere en los próximos años. Un factor clave es la producción a gran escala de obleas de 8 pulgadas. Según las predicciones de Wolfspeed, se espera que el coste de los chips MOSFET producidos con obleas de 8 pulgadas disminuya un 63% para 2024 en comparación con la producción con obleas de 6 pulgadas en 2022. El aumento de la capacidad también ayudará a abordar cuestiones como la fijación de precios. Sin embargo, la actualización tecnológica y la iteración de la cadena industrial de carburo de silicio aún enfrentan desafíos, particularmente en la reducción de costos del consumo de carburo de silicio en la tecnología de preparación de capacidad, lo que requiere más investigación e innovación.