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Le carbure de silicium conquiert l'électronique de puissance des véhicules électriques

Xavier Boivinet
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Le carbure de silicium conquiert l'électronique de puissance des véhicules électriques

Plaquette de carbure de silicium de 150 mm en traitement à l'usine STMicroelectronics de Catane, en Sicile. Le groupe franco-italien a le projet de se doter d'un site de production de substrat de 200 mm.

Porté par l’électrification du parc automobile, le carbure de silicium démontre ses atouts pour les systèmes d’électronique de puissance. Après Tesla, presque tous les constructeurs l’envisagent. Et les fournisseurs se mettent en ordre de marche.

L'essor du véhicule électrique pourrait donner un coup de fouet à une discrète industrie, celle des modules de puissance en carbure de silicium (SiC). Dans un rapport publié le 25 février, le cabinet de conseil Yole Développement estime que les modules en SiC représenteront 32 % du marché des semiconducteurs d’électronique de puissance dans les véhicules électrifiés d’ici à 2026, un marché évalué à 5,6 milliards de dollars. De quoi faire de l’automobile le premier débouché des modules de puissance en SiC dans les années à venir, selon Yole, largement devant l’énergie, les autres moyens de transport, l’industrie, les télécommunications et les biens de consommation réunis.

Une meilleure conductivité thermique

L’électronique de puissance est indispensable pour gérer l’alimentation des véhicules hybrides et électriques. Si bien qu’avec les acteurs de l’électronique, les industriels de l’automobile – regroupés au sein de la Plateforme automobile (PFA) – appellent à la création d’une filière européenne dédiée, sur le modèle de l’industrie des batteries. « Nous travaillons avec la Commission européenne pour monter un projet important d’intérêt commun européen (IPCEI) », indique Rémi Bastien, directeur de la recherche et de l’innovation chez Renault et responsable du programme électronique de puissance créé en juin 2020 par PFA. Le même type d’initiative que celle qui permet de soutenir Saft et PSA dans l’implantation d’usines de batteries lithium-ion en Europe. La batterie représente entre 30 et 40 % du coût total d’un véhicule électrique, contre 6 à 7 % pour les composants d’électronique de puissance, estime Rémi Bastien. « Les montants ne sont pas les mêmes, mais c’est tout aussi stratégique. »

Le SiC séduit par sa capacité à supporter des tensions élevées. Un point clé quand, plus l’électrification du véhicule est poussée, plus les tensions augmentent, jusqu’à 400, 600 ou 800 volts pour la partie moteur. Ce matériau vise ainsi à remplacer le silicium, qui compose la très grande majorité des transistors de puissance des véhicules électriques aujourd’hui. « Le principal avantage du SiC est sa meilleure conductivité thermique », indique Amine Allouche, analyste des technologies et des coûts dans l’électronique de puissance chez System Plus Consulting. Elle est trois fois plus élevée que celle du silicium. De quoi supporter des températures plus hautes et réduire les pertes en chaleur. « Il y a environ 30 % de pertes en moins par rapport à un module en silicium », précise Rémi Bastien.

Une technologie 30 à 40 % plus compacte…

Le SiC a également la capacité de passer des courants quatre à cinq fois plus forts par unité de surface par rapport au silicium. À la clé : un fonctionnement à des puissances plus élevées, des puces plus petites et un gain de place. « On sait faire 30 à 40 % plus compact », ajoute-t-il. Tout cela permet aussi d’envisager un accroissement de l’autonomie du véhicule.


En 2018, Tesla a été le premier constructeur automobile à introduire ce matériau pour l’onduleur principal de sa Model 3.

Parce que les tensions y sont plus élevées, l’onduleur principal, qui transforme le courant continu de la batterie en courant alternatif pour le moteur, est la première cible du SiC. Ce dernier vise également le chargeur embarqué, qui réalise la transformation[…]

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