炭化ケイ素がEVの性能を次のレベルに引き上げる理由

Jun 08, 2023

ポルシェ タイカンは、テスラ モデル 3 に続いて、炭化ケイ素ベースのインバーターと 800 ボルトの電気システムを使用した最初の EV の 1 つです。

1891年に合成ダイヤモンドの製造を希望していた発明家によって偶然発見された古代の材料である炭化ケイ素は、急速に電気自動車にとって重要なものとなりつつあり、世界最大手のサプライヤーは、予想される自動車メーカーからのEVインバーターの注文の波に確実に応えるために数十億ドルを投資している。 。

ダイヤモンドに次いで世界で最も硬い材料の 1 つである炭化ケイ素 (SiC) で作られたチップは、新世代のインバーターの中心であり、バッテリーからの DC 電流と電気モーターで使用される AC 電流の間の重要なリンクです。

インバータ用の炭化ケイ素チップには、シリコンベースのチップに比べて多くの利点があります。

「シリコンと比較して炭化ケイ素を使用すると、効率を大幅に向上させることができます」とボルグワーナー CEO のフレデリック・リサルデ氏はオートモーティブ ニュース ヨーロッパに語った。 ボルグワーナーは米国企業ウルフスピードに年間最大6億5000万ドル相当の炭化ケイ素チップを購入できる契約で5億ドルを投資した。

S&P Global MobilityのClaudio Vittori氏はインタビューで、「この技術のあらゆる利点により、炭化ケイ素ベースのデバイスに対する市場の需要は今後数年間で猛烈なスピードで加速するだろう」と語った。 これは「需要と供給の観点からすると憂慮すべきことだ」と同氏は付け加えた。

S&P の統計によると、2034 年までに炭化ケイ素ベースのインバータが主流となり、その量は年間 32% のペースで増加すると予想されています。 ヴィットーリ氏は、これらはまず800ボルトの電気システムを備えた高級車や高級車に搭載され、その後、低電圧システムを備えた主流モデルに徐々に導入されると述べた。

インバーターに加えて、SiCチップは車載充電器やDC-DCコンバーターにも使用されるだろうと同氏は付け加えた。

ドイツのザールラント州に建設される予定の ZF-Wolfspeed 炭化ケイ素チップ工場のレンダリング図。

ZFはボルグワーナーよりもさらに進んでおり、30億ドルをかけてWolfspeedと提携して200mmの炭化ケイ素ウェーハを製造する「ウェーハ工場」のパートナーとなり、ドイツのザールラント州に研究開発センターを置く予定だ。

「炭化ケイ素は、エネルギー節約と気候変動という現代の最大の問題のいくつかに対する答えです」とウルフスピードのグレッグ・ロウ最高経営責任者（CEO）は4月、ZFおよびドイツ当局者らとの工場発表会で述べた。 「炭化ケイ素で作られた半導体により、電気自動車はより遠くまで移動し、より速く充電できるようになり、ガソリン自動車から完全な電気自動車への移行を加速するのに役立ちます。」

ロウ氏は12月、フィナンシャル・タイムズに対し、SiCパワー半導体市場は2030年まで年間14％で成長する可能性があると語った。「我々全員が、需要に追いつくために全力で取り組むつもりだ」と述べた。

ZFはまた、2025年からインバーター用の炭化ケイ素チップについてSTマイクロエレクトロニクスと契約を締結しており、その受注量は「2桁の数百万」に達すると両社が4月に発表した。

「炭化ケイ素の助けにより、システムを 5% 最適化できます。これは電動モビリティにとって非常に素晴らしいことです」と ZF の電動パワートレインエンジニアリング責任者オトマー・シャラー氏はオートモーティブ ニュース ヨーロッパに語った。

インフィニオンとステランティスは昨年9月、ドイツのチップメーカーが10億ユーロ以上の契約で、2010年代後半のSiC生産を自社サプライヤー向けに確保するという覚書に署名した。

最近の重要な取引の中で、ロバート・ボッシュは4月にカリフォルニアに本拠を置く炭化ケイ素チップメーカーTSIを買収し、2026年までにEV用SiCチップを生産するためにTSIの工場を改修するために15億ドルを投資すると発表した。

ヴィテスコは6月19日、ロームとインバーター用炭化ケイ素チップに関して2030年まで10億ドル以上の供給提携を締結し、「2つの重要な顧客」向けに2024年に量産が開始される予定であると発表した。