Ответ Кремниевой долины на вопрос об электромобилях требует меньше кремния

(Bloomberg) — Пока автопроизводители бьются над созданием электромобилей с большим запасом хода и более быстрым временем зарядки, у индустрии микросхем есть для них сообщение: Вы делаете это неправильно.

Самое читаемое от Bloomberg

Страна, которая готовит завтрак для всего мира, страдает от пожаров, морозов и засухи

Неостановимый призыв к расширению автомагистралей

HSBC делает большие ставки на Китай, поскольку давление в Лондоне усиливается

Как Лос-Анджелес стал городом дингбатов

Почему сектор Газа может стать городом будущего

Полупроводниковые компании призывают производителей электромобилей отказаться от традиционных кремниевых чипов и перейти на материалы, которые сделают автомобили более эффективными, помогут облегчить «беспокойство за дальность пробега» и в будущем сделают подзарядку такой же быстрой, как заправка на бензоколонке. Но пока нет единого мнения о том, какой подход следует использовать. Карбид кремния является лидером, а нитрид галлия — одним из основных претендентов.

Что это за новые материалы? Карбид кремния — как следует из названия — представляет собой комбинацию двух элементов, кремния и углерода. Он лучше справляется с ролью преобразователя энергии, а это значит, что чипы, использующие этот материал, могут перемещать энергию, теряя ее по пути. То же самое можно сказать и о нитриде галлия, который состоит из галлия и азота и, как и карбид кремния, имеет явные преимущества перед традиционным кремнием. Его сторонники утверждают, что он может сократить время зарядки вдвое.

Выбор правильной технологии имеет особенно высокие ставки, поскольку автомобильная промышленность претерпевает самые большие изменения за более чем столетие. Производители по всему миру стремятся отказаться от двигателей внутреннего сгорания, и даже такие иконы бензиновой эпохи, как Mustang компании Ford Motor Co. и GMC Hummer, получают версии с аккумуляторами.

На этом пути чипы становятся все более важными для работы автомобиля, охватывая все — от трансмиссии до подушек безопасности. Это стало болезненно очевидным в этом году, когда автопроизводителям пришлось ограничить производство и оставить дилерские площадки пустыми, потому что они не могут найти достаточно кремния. Но привлечение автопроизводителей к новым технологиям имеет решающее значение для выхода EV на новый уровень.

«Это большая кривая обучения для автопроизводителей», — сказал Жан-Кристоф Элой, глава Yole Développement, аналитической фирмы по полупроводникам во Франции. «Хорошая батарея, хороший инвертор и хороший электродвигатель не дадут вам хорошего электромобиля».

Хорошая новость, говорит Элой, заключается в том, что Tesla Inc. — компания, которая подтолкнула промышленность к принятию EV в первую очередь — может помочь ускорить этот переход.

Tesla — один из первых крупных потребителей чипов из карбида кремния, поставляемых компанией STMicroelectronics NV, сказал Элой. А главный исполнительный директор Элон Маск отметил эту технологию как ключевое преимущество своих автомобилей.

Читать дальше: Как плохой грузовик Hummer от GM стал электрическим

Благодаря карбиду кремния ватты энергии могут быть вложены в аккумулятор гораздо быстрее, что сокращает время зарядки. Кроме того, это позволяет увеличить дальность пробега, так как уменьшается утечка — потеря энергии — когда автомобиль потребляет энергию, необходимую для привода двигателей. Компания Infineon Technologies AG, крупнейший производитель автомобильных чипов, ожидает, что к 2025 году карбид кремния займет более 30% рынка чипов для электромобилей. «Карбид кремния может дать значительное преимущество, буквально на 5-10% увеличив дальность хода», — говорит Стефан Зизала, глава группы автомобильных мощных решений Infineon.

Типичная реакция в то время: «Зачем мне это делать? Это безумие».

Некоторые производители уже привержены этой концепции. General Motors Co. использует карбидокремниевые устройства в своей аккумуляторной платформе Ultium EV — основе всех своих будущих электромобилей. Toyota Motor Corp., которая стала пионером в создании гибридных автомобилей Prius, использует карбид кремния в Toyota Mirai, работающей на водороде, а ее поставщик Denso Corp. встроил чипы в другие модели автомобилей.

Компания Stellantis NV, образованная в результате слияния Fiat Chrysler Automobiles NV и французского конкурента PSA Group в начале этого года, недавно заявила, что может использовать карбид кремния в инверторах питания, которые станут ключом к массовому производству нового поколения электромобилей по всему миру.

Но некоторые компании, такие как GM, хеджируют свои ставки. Они также рассматривают нитрид галлия, или GaN, для будущего использования.

Нитрид галлия является новым участником, и пока неясно, какую роль он будет играть. Infineon ожидает, что он будет дополнять другие технологии. Другие позиционируют его как конкурента карбиду кремния. BMW AG в начале этого месяца заключила сделку на поставку таких чипов на 250 миллионов долларов от GaN Systems Inc. Чипы из нитрида галлия могут сократить время зарядки автомобиля до 4,7 часов с 11,3 часов, экономя при этом 70% энергии. Они также могут увеличить запас хода автомобиля на 5% и использовать меньшее количество батарей. По данным компании Navitas Semiconductor Inc., которая заявляет инвесторам, что к 2026 году чипы на основе нитрида галлия составят 16% рынка силовых полупроводников, по сравнению с менее чем 1% в прошлом году.

Автопроизводителям потребовались годы, чтобы прислушаться к новым технологиям. Когда карбид кремния был впервые предложен автопроизводителям более десяти лет назад, они отвергли его как «ужасно дорогой», сказал Майкл Дюхайм, вице-президент JJE North America, китайского производителя электрических трансмиссий в Трое, штат Мичиган.

Типичная реакция в то время: «Зачем мне это делать? Это безумие», — сказал он. Теперь она прокладывает себе путь в автомобили премиум-класса, где стоимость перевешивается преимуществами производительности.

Однако все еще существуют некоторые болезненные компромиссы. Традиционные чипы на основе кремния производятся миллиардами ежегодно, и за 50 лет доминирования этой технологии была создана массивная глобальная инфраструктура для их производства. Это привело к снижению стоимости. Пластины из карбида кремния, основного материала, на котором строятся новые чипы, производятся лишь несколькими компаниями, такими как Cree Inc.

Одним из препятствий является сам материал, который должен быть выращен из затравочных кристаллов в ходе химического процесса. Существует относительно небольшое количество кристаллов, позволяющих достичь требуемой чистоты. Любые примеси могут привести к тому, что пластины и чипы будут менее эффективными. В знак того, насколько дефицитны материалы, конкурент Cree — компания On Semiconductor Corp. согласилась в прошлом месяце заплатить 415 миллионов долларов за GT Advanced Technologies, приобретя ее поставщика карбида кремния. Эта сделка позволит компании обеспечить доступ к сырью.

По оценкам компании Cree, компоненты из карбида кремния могут увеличить стоимость автомобиля на 200 долларов. Но сторонники новой технологии утверждают, что затраты быстро окупятся, поскольку автомобилям не потребуется столько батарей.

И это говорит о том, что автопроизводителям необходимо более тщательно подходить к выбору чипов, которые они используют, сказал Элой.

«Если вы хотите снизить затраты, если вы хотите увеличить дальность действия, если вы хотите провести всю эту оптимизацию, вам нужно держать руки в полупроводниках», — сказал он.

Самое читаемое из Bloomberg Businessweek

‘Большинство американцев сегодня считают, что фондовый рынок сфальсифицирован, и они правы’

Крошечный кусочек пластика помогает фермерам использовать гораздо меньше воды

Энергетическое будущее нуждается в более чистых батареях

Долговой кризис Evergrande — это финансовый стресс-тест, которого никто не хотел

Microsoft и армия крошечных телекоммуникационных компаний являются частью плана по подключению сельских районов Америки к электросети