Por Amos Zeeberg en The New Yopoir Time 16 de Mayo 2022
La historia de la electrónica moderna a menudo se equipara con el incesante avance de los microchips basados en silicio que procesan información en nuestras computadoras, teléfonos y, cada vez más, todo lo demás. La ley de Moore se ha convertido en un conocido resumen de cómo esos chips se vuelven cada vez más compactos y potentes.
Pero la electrónica también tiene un papel crítico y menos celebrado en la vida moderna: dirigir la electricidad que alimenta todos nuestros dispositivos. Este campo, acertadamente llamado “electrónica de potencia”, está cambiando rápidamente a medida que los ingenieros cambian a dispositivos de control de potencia basados no en chips de silicio sino en nuevos materiales que manejan la electricidad de manera más rápida y eficiente. Ya se están utilizando algunos dispositivos novedosos posteriores al silicio, y una mejor electrónica de potencia será mucho más importante en el futuro a medida que gran parte de nuestra economía cambie de combustibles fósiles a electricidad. En un momento en que las cadenas de suministro de silicio están gravemente retorcidas, estos materiales más nuevos se han disparado.
Esta ola de nuevos materiales surgió del laboratorio en 2017, cuando Tesla enfrentó un momento crucial en su historia. La compañía había lanzado dos exitosos modelos de automóviles de lujo, pero en su esfuerzo por convertirse en un importante fabricante de automóviles, apostó el futuro de la compañía al fabricar un vehículo más económico para el mercado masivo.
Cuando Tesla lanzó su Modelo 3, tenía una ventaja técnica secreta sobre la competencia: un material llamado carburo de silicio. Una de las partes clave de un automóvil eléctrico son los inversores de tracción, que toman la electricidad de las baterías, la convierten en una forma diferente y la alimentan a los motores que hacen girar las ruedas. Para obtener la aceleración que lo mantiene pegado a su asiento por la que los Tesla son conocidos, los inversores de tracción deben bombear cientos de kilovatios, energía suficiente para abastecer a un vecindario pequeño, al mismo tiempo que son lo suficientemente confiables para manejar el uso de vida o muerte en la carretera.
Mientras que los inversores de tracción anteriores se basaban en silicio, los Model 3 estaban hechos de carburo de silicio o SiC, un compuesto que contiene tanto silicio como carbono. STMicroelectronics, la empresa europea que produjo los chips de carburo de silicio que usó Tesla, afirmó que podían aumentar el rango de kilometraje de un vehículo hasta en un 10 por ciento mientras ahorraban espacio y peso significativos, beneficios valiosos en el diseño automotriz. “El Model 3 tiene un factor de resistencia al aire tan bajo como el de un automóvil deportivo”, dijo a Nikkei Asia Masayoshi Yamamoto, un ingeniero de la Universidad de Nagoya que desmonta componentes de vehículos eléctricos. “La reducción de los inversores permitió su diseño optimizado”.
El Model 3 fue un éxito, gracias en parte a su innovadora electrónica de potencia, y demostró que los autos eléctricos podían funcionar a gran escala. (También convirtió a Tesla en una de las empresas más valiosas del mundo).
Tesla hizo este movimiento fantástico”, dijo Claire Troadec, analista de Yole Développement, una firma de consultoría e investigación de alta tecnología en Francia, refiriéndose al cambio de la compañía al carburo de silicio. “Lo que hicieron en un año y medio fue realmente asombroso”.
Con el rápido ascenso de Tesla, otros fabricantes de automóviles se han movido agresivamente para electrificar sus flotas, impulsados, en muchos lugares, por mandatos gubernamentales. Muchos de ellos también planean usar carburo de silicio no solo en inversores de tracción, sino también en otros componentes eléctricos como convertidores CC/CC, que alimentan componentes como el aire acondicionado, y cargadores integrados que recargan las baterías cuando un automóvil está enchufado en casa. El carburo de silicio cuesta mucho más que el silicio, pero muchos fabricantes concluyen que los beneficios compensan con creces el precio más alto.
El mes pasado, Wolfspeed, un fabricante de semiconductores, abrió una “fábrica” o planta de fabricación de carburo de silicio de mil millones de dólares en el norte del estado de Nueva York. La empresa, con sede en Carolina del Norte, tiene acuerdos para suministrar el material a General Motors, entre otros compradores. Los clientes de vehículos electrónicos “buscan una mayor variedad”, dijo Shilpan Amin, un gerente general de G.M. vicepresidente. “Consideramos que el carburo de silicio es un material esencial en el diseño de nuestra electrónica de potencia
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