Applied Materials fabrica chips de carburo de silicio que ayuda a que los autos eléctricos tengan más potencia. Foto: APPLIED MATERIALS

Nueva York, Estados Unidos(11 octubre 2021).- La industria automotriz mundial está invirtiendo miles de millones de dólares en chips hechos de carburo de silicio, un primo más robusto del elemento homónimo de Silicon Valley y uno que las empresas creen puede ayudarlas a construir vehículos eléctricos (VEs) de alto desempeño.

El carburo de silicio, o SiC, es silicio casado con carbono, el material en un diamante. Usarlo en chips que controlan la potencia, como lo ha hecho durante varios años Tesla Inc., significa que se pierde menos energía, lo que a su vez lleva a un motor más potente que puede conducir más lejos con una sola carga.

"Los clientes de vehículos eléctricos buscan mayor alcance y vemos al carburo de silicio como un material esencial en el diseño de nuestra electrónica de potencia", dijo Shilpan Amin, vicepresidente de General Motors Co., esta semana después de que GM llegó a un acuerdo para utilizar dispositivos de carburo de silicio fabricados por Wolfspeed Inc., con sede en Durham, Carolina del Norte.

El gran reto ahora es asegurar que los ahorros en costos de batería logrados con los chips de carburo de silicio superen el mayor costo de fabricación.

Los observadores de la industria señalan que las empresas están progresando, pero aún faltan años para que el costo se acerque al del silicio.

Un dispositivo basado en carburo de silicio puede ser cinco veces más caro que el silicio normal, afirma Claire Troadec, de la firma de investigación francesa Yole Développement.

Entre otras problemáticas, el carburo de silicio es más duro y quebradizo y eso significa que es más difícil pulir la superficie de una oblea de carburo de silicio sin arruinarla.

Wolfspeed, que cambió su nombre de Cree Inc. esta semana, abrirá lo que denomina la fábrica de carburo de silicio más grande del mundo con una inversión de mil millones de dólares a principios del próximo año cerca de Utica, Nueva York.

Estados Unidos y China están en competencia por el liderazgo en tecnología de carburo de silicio, con Beijing esperando evitar la dependencia de Occidente.

En junio, el Gobierno de Changsha, capital de la provincia china de Hunan, inició operaciones de una red de instalaciones relacionadas con el carburo de silicio con valor de 2.4 mil millones de dólares, tanto para la fabricación de la materia prima como para su uso en componentes electrónicos.

Foxconn Technology Group, con sede en Taiwán, que ensambla iPhones de Apple, compró en agosto una planta que se espera fabrique obleas de carburo de silicio de 15 centímetros de diámetro.

Esa acción es parte del esfuerzo de la compañía para establecer una base en tecnologías automotrices mientras busca convertirse en un fabricante por contrato de vehículos eléctricos para marcas globales.

La semana pasada, Foxconn acordó comprar la fábrica en Ohio de Lordstown Motors Corp. y planea fabricar vehículos para la startup de camiones eléctricos y otros clientes.

Las empresas tienen mucho tiempo de saber cómo fabricar carburo de silicio mezclando silicio y carbono en un horno, y el material tiene diversos usos industriales.

Al igual que el silicio, el carburo de silicio es un semiconductor, lo que significa que sus propiedades yacen entre un material como el cobre que conduce la electricidad y un aislante como el hule que no lo hace.

El carburo de silicio y otros materiales conocidos como semiconductores de tercera generación están más cerca del lado del aislante, lo que les permite operar a temperaturas y voltajes más altos.

Algunos tipos de chips, como los microprocesadores que operan un teléfono inteligente, normalmente no necesitan funcionar en condiciones extremas, por lo que se utiliza el silicio tradicional.

Pero cuando los chips controlan corriente eléctrica, las ventajas del carburo de silicio son importantes, especialmente en el inversor de un vehículo eléctrico, que convierte la corriente directa generada por las baterías de un VE en corriente alterna que alimenta un motor y hace girar las ruedas.

Cuando se utilizan chips de carburo de silicio, se pierde menos energía en el inversor, por lo que el automóvil puede ser más ligero y entregar más potencia.

Del mismo modo, las estaciones de carga de VEs con chips de carburo de silicio pueden cargar los automóviles más rápido.

Troadec de Yole Développement estimó que las tecnologías relacionadas con el SiC pueden ahorrar a los fabricantes de automóviles hasta 750 dólares en costos de batería por unidad, dependiendo del tipo de vehículo eléctrico.

Como en muchos campos de la tecnología de VEs, Tesla fue el primero en llegar al mercado con chips de carburo de silicio, usándolos en su Modelo 3 de mercado masivo cuando salió a la venta hace varios años.

De acuerdo con un informe de Yole Développement, STMicroelectronics fue el proveedor de Tesla.

"Los componentes de SiC usados por primera vez en el Tesla Modelo 3 permitieron una gran mejora en su alcance y demás desempeño, eclipsando a otros autos eléctricos en el mercado en ese entonces", dijo Kung-Yen Lee, profesor en la Universidad Nacional de Taiwán, en un foro de la industria el mes pasado.

"Podemos decir que SiC impulsó a Tesla a la fama".

Tesla no respondió a una solicitud de comentarios.

Los fabricantes chinos de VEs, como BYD Co., parcialmente propiedad de Berkshire Hathaway Inc. de Warren Buffett, han seguido el ejemplo. BYD retrata su sedán eléctrico Han como una versión ganga de los VEs de lujo que va de cero a 95 kilómetros por hora en 3.9 segundos y cuesta entre 30 mil y 46 mil dólares.

La Casa Blanca pidió elevar la inversión en la cadena de suministro de carburo de silicio en un reporte en junio que llamó a Estados Unidos un "líder mundial en el despliegue de SiC".

Apuntó a aplicaciones de seguridad nacional para materiales semiconductores de tercera generación como SiC.

El Ministerio de Industria e Informática de China incluyó al carburo de silicio en su plan estratégico a cinco años dado a conocer en agosto, y pidiendo a las empresas que estén listas en caso de que Estados Unidos restrinja el acceso de China a la tecnología occidental.

Zhang Yongxi, fundador de Inventchip Co., empresa de chips de SiC con sede en Shanghái, señaló en un foro en septiembre que reducir el costo del carburo de silicio para que pueda alcanzar a su primo más famoso será un largo camino que requerirá una inversión continua.

"Esta brecha podría desaparecer en unos 5 a 10 años", estimó.