De acuerdo con un informe de IDTechEx, la demanda de electrónica de potencia (wide bandgap power electronics) para vehículos eléctricos aumentará hacia el 2033, pues la producción de automóviles eléctricos con batería (BEV, por sus siglas en inglés) también registra un incremento.
De acuerdo con este estudio denominado “Power Electronics for Electric Vehicles 2023-2033", IDTechEx asegura que la tasa de crecimiento anual será de un 15% a nivel mundial durante la próxima década, asimismo, el estudio predice una presión sobre las cadenas de suministro de baterías, por lo que la eficiencia del ciclo de manejo debe ocupar un lugar destacado en el diseño del tren motriz, lo que significa que ha llegado el momento de los semiconductores de banda ancha (WBG, del inglés wide bandgap semicondictors).
En este informe, IDTechEx analiza a profundidad el sector de la electrónica de potencia para autos eléctricos, específicamente respecto a los semiconductores, su evolución, su composición, además de los semiconductores de GaN (nitruro de galio) y Sic (carburo de silicio), los cuales se están convirtiendo en la nueva tecnología de banda ancha para los diseños de energía de última generación en vehículos eléctricos.
El mercado de dispositivos de potencia media a alta ha sido ocupada por el transistor bipolar de puerta aislada durante los últimos 20 años (IGBT, del inglés insulated-gate bipolar transistor), incluso en la electrónica de potencia para autos eléctricos; no obstante, se está abriendo paso a una nueva generación de materiales, lo cual tendrá un impacto fundamental en el diseño de nuevos dispositivos de potencia, incluidos los materiales, a medida que surjan módulos cada vez más pequeños y de mayor densidad de potencia que funcionan a temperaturas más altas.
La adopción del semiconductor de efecto de campo metal-óxido de Sic (MOFSET, del inglés metal-oxide-semiconductor field-effect-transistor), crecerá rápidamente en el mercado, aunque los componentes con GaN también reflejan un enorme potencial a largo plazo. La comercialización del GaN está limitada por su operación de baja potencia/voltaje, como resultado de la inmadurez tecnológica, y su adopción en autos eléctricos depende de esta mejora.
LA TENDENCIA ES HACIA LA PRODUCCIÓN DE COMPONENTES PARA LOS EV
Es así como la tendencia en el mundo se ha centrado la producción de los principales componentes de la infraestructura de recarga de los vehículos eléctricos: los cargadores integrados (OBC) y los convertidores de corriente continua (CC/CC), mismos que funcionan con potencias más bajas que los inversores. De acuerdo con el estudio, los semiconductores WBG seguirán siendo beneficiosos y se integrarán a un ritmo similar en este tipo de dispositivos.
También el informe de IDTechEx asegura que la entrada en el mercado de GaN se produce para los convertidores OBC y CC-CC debido a que los requisitos de voltaje y potencia son más bajos.
El informe compara una nueva generación de estructuras de empaque compactas y eficientes, diseñadas para soportar densidades de energía y temperaturas de operación más altas.
Asimismo, IDTechEx sugiere que la sinterización Ag, que ha estado en fase de prueba durante años, es una tecnología prometedora que podría alcanzar su auge próximamente.
Los materiales sinterizados de cobre aún son precomerciales, pero tienen el potencial de mejorar el rendimiento, al tiempo que ofrecen una mayor versatilidad. El informe destaca y compara los materiales sinterizados y proporciona información sobre la cadena de suministro emergente.
EL WIRE BONDING, OTRA ÁREA DE OPORTUNIDAD
Otra área que estará creciendo es el wire bonding, la primera generación de paquetes electrónicos de potencia utilizaba unión de alambre de aluminio que se aplicaba fácilmente a los troqueles sin demasiada fuerza ni tiempo; sin embargo, el alambre de aluminio tiene una pobre cobertura de área superficial (<20%) y una conductividad térmica más baja que el cobre. Esto está llevando al mercado a diferentes tipos de unión de cobre, lo que trae nuevos desafíos de fabricación.
En cuanto a la gestión térmica, muchos proveedores de inversores ahora han eliminado el TIM entre el disipador de calor y la placa base para mejorar la resistencia térmica, aunque esto no significa que no haya oportunidades de TIM dentro de la electrónica de potencia. Muchos componentes aún requieren un TIM y los TIM a menudo todavía se usan para unir el disipador de calor del módulo a las placas frías de agua y glicol. El informe proporciona un análisis de estas tendencias y los impulsores detrás de la adopción.
Para revisar el informe completo, ingresa a:
https://www.idtechex.com/en/research-report/power-electronics-for-electric-vehicles-2023-2033/923
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