Pour accompagner l’électrification des véhicules, STMicroelectronics renforce ses ambitions dans l’électronique de puissance

Malgré la crise du covid-19, STMicroelectronics envisage une croissance rapide de ses activités liées à l’électrification et la numérisation des véhicules, misant sur un développement des composants d’électronique de puissance en carbure de silicium et en nitrure de gallium.

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Pour accompagner l’électrification des véhicules, STMicroelectronics renforce ses ambitions dans l’électronique de puissance
Le carbure de silicium fait partie des matériaux "à large bande interdite" prometteurs pour améliorer les performances des véhicules électriques.

Poussées par l’électrification des véhicules, l’électronique de puissance a le vent en poupe. Lors d’un événement en ligne le 6 novembre pour présenter ses activités au sein du « groupe produits automobiles et discrets » (ADG), STMicroelectronics a affiché son ambition de poursuivre son développement dans le carbure de silicium (SiC) et le nitrure de gallium (GaN) pour suivre l’évolution de l'industrie automobile. Président du groupe ADG chez STMicroelectronics, Marco Monti a relevé la barre par rapport à l’an dernier : « Alors qu’elles représentent 35 % des revenus du groupe ADG aujourd’hui, nous envisageons que nos activités relatives à l’électrification et la numérisation des véhicules dépassent 60 % d’ici 3 ans. » Un objectif plus ambitieux par rapport à celui de 50/50 d’ici 5 ans annoncé en mai 2019.

Visiblement, le marché du véhicule électrique ne semble pas trop pâtir de la crise liée au covid-19. « En dépit des tendances négatives concernant les ventes de véhicules en 2020, l’électrification est toujours en augmentation, souligne M. Monti. Alors que les ventes de véhicules thermiques ont baissé de 20 % en 2020, celles de véhicules hybrides ont augmenté de 85 % et celles de véhicules électriques de 35 %. »

Croisement des courbes en 2030

Lors du salon electronica qui s’est tenu en ligne le 9 novembre, le responsable de l’unité commerciale dédiée à la motorisation électrique au sein de l’équipementier automobile Marelli, Joachim Fetzer, a exposé des projections pour les années à venir : la crise du covid-19 pourrait accélérer l’augmentation des ventes de véhicules électriques et hybrides et la décroissance des ventes de véhicules thermiques. Leurs courbes pourraient se croiser en 2030 au lieu de 2040 comme prévu avant la crise, explique-t-il en se basant sur des données d’IHS Mobility. « La crise du covid-19 peut être vue comme un catalyseur de la transformation de l’industrie automobile », conclut-il.

Or, les composants à base de carbure de silicium et de nitrure de gallium présentent un certain nombre d'intérêts pour les véhicules hybrides et électriques. Par rapport aux transistors MOSFET classiques en silicium ou aux transistors bipolaires à grille isolée (IGBT), les transistors en matériaux semi-conducteurs dits « à large bande interdite » (wide band gap, WBG) - comme le SiC ou le GaN - permettent aux dispositifs de fonctionner à des plus hauts niveaux de tension, de fréquence et de température. A la clé : économies d’énergies et réduction de la taille des composants. Dans les véhicules électriques, les applications principales concernent les onduleurs, les convertisseurs DC-DC et les chargeurs embarqués.

Le carbure de silicium débarque en Europe

Pour l’instant, des transistors en SiC sont utilisés dans l’onduleur des Model 3 de Tesla. Mais les constructeurs européens et chinois pourraient bien s’y mettre rapidement, assure M. Monti : « Nous travaillons avec plusieurs clients européens pour des entrées en production en 2021 et 2022, principalement sur des onduleurs basés sur du SiC. »

Pour être capable de fournir ses clients en composants SiC, STMicroelectronics a engagé plusieurs actions. En décembre 2019, le groupe franco-italien a annoncé la finalisation de l’acquisition à 100 % de Norstel, fabricant suédois de wafers en SiC en format 150 millimètres (6 pouces). Par des actions R&D, le but est de passé à terme sur des wafers en 200 millimètres (8 pouces). Le groupe a également conclu des accords pluriannuels avec l’américain Cree et l’allemand SiCrystal - filiale du groupe japonais Rohm – pour lui fournir des wafers SiC.

Le futur est dans le GaN

Les composants en GaN devraient arriver plus tard. « Nous allons commencer avec des niveaux de production modestes en 2021, souligne M. Monti. L’accélération des ventes devrait intervenir en 2022. » « Nous devrions voir les premiers convertisseurs DC-DC et chargeurs embarqués en GaN sur le marché d’ici 2023, a ajouté M. Fetzer lors du salon electronica. Les onduleurs en GaN sont envisagés après 2025. »

Après avoir conclu un partenariat en février 2020 avec le fondeur taïwanais TSMC pour développer des composants en GaN sur des wafers en 150 millimètres, STMicroelectronics a annoncé le mois suivant le rachat d’Exagan. Cette entreprise grenobloise est spécialisée dans la conception mettant en œuvre du GaN sur des wafers de silicium en 200 millimètres. De quoi renforcer les activités du groupe franco-italien dans cette filière, en plus de la ligne de production en cours de mise en place à Tours sur une technologie développée avec le CEA-Leti.

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