Новые полупроводниковые технологии снизят стоимость EV-батарей

На данный момент аккумуляторы для электромобилей (EV) являются дорогостоящими, большими и неэффективными. Использование таких полупроводников, как нитрид галлия (GaN) и карбид кремния (SiC) может в корне изменить ситуацию. Значительную роль в этом процессе играют стартапы и небольшие технологические компании, передает forbes.

В состав системы энергообеспечения тяговых электромоторов помимо собственно батарей входит силовая электроника: инверторы, переключатели (селекторы), выпрямители, пр. При их изготовлении используются кремниевые полупроводниковые приборы — транзисторы, тиристоры, диоды, пр., — которые в силу физических особенностей материала работают на пределе своих возможностей. Это заставляет инженеров усложнять бортовую электронику электромобилей и батарейных блоков, что значительно удорожает EV.

Новые химические соединения позволяют создавать компактные высокоэффективные полупроводниковые приборы, которые могут работать при более высоких напряжениях. Поэтому решение Tesla включить SiC-транзисторы в энергоблок самого продаваемого электромобиля Model 3 было признано важной отраслевой вехой.

SiC-полупроводники могут без проблем работать при напряжениях от 600 до 900 В (максимальное рабочее напряжение — 1200 В), чего более чем достаточно для использования в электромобилях Кроме того, при таких параметрах SiC-технологии могут применяться в силовой электронике солнечных энергетических систем и в промышленных моторных приводах.

Наиболее активными игроками в сфере GaN-технологий являются стартапы Ottawa, GaN Systems (Онтарио), El Segundo и Navitas Semiconductor (Калифорния). Их изделия уже были идентифицированы при разборке готовых силовых модулей, осуществленной для определения производителей комплектующих.

Среди других многообещающих GaN-стартапов: Ithaca, Odyssey Semiconductor (Нью-Йорк) и израильская VisIC Technologies. Все они разрабатывают высоковольтные силовые переключатели и готовые модули.

Работающая с SiC-полупроводниками компания Cree в прошлом году объявила, что инвестирует $1 млрд в расширение производственных мощностей в Дареме, шт. Северная Каролина, а также в строительство нового производственного предприятия в северной части шт. Нью-Йорк (Cree известна в Украине как производитель ультраярких светодиодов для карманных и туристических фонарей, — ek).

Крупнейшие мировые производители силовых полупроводниковых устройств — STMicroelectronics, Infineon Technologies, ON Semiconductor и Mitsubishi Electric — внимательно наблюдают за отраслевыми стартапами. Некоторые из них уже поглотили «выскочек», как это сделала STMicro, купив в феврале 2019 г. шведского производителя SiC-пластин Norstel за $137,5 млн. Другие крупные игроки отрасли — Panasonic, Texas Instruments и SanKen Electric — также разрабатывают GaN-транзисторы. Ожидается, что некоторые из них для ускорения этого процесса тоже приобретут продвинутые стартапы и небольшие компании.