La new age dell'elettronica

L’industria di settore si è basata sinora sui chip di silicio, ma una nuova ondata di materiali sta per prendere il sopravvento.

L'avanzata tecnologica avviene sempre perché qualche settore produttivo lo richiede. Questa volta sorgente del cambiamento è l'industria dell'auto e oggetto la base di quello che sta alla radice dell'elettronica moderna, i semiconduttori. I chip sono utilizzati ovunque, da computer e smartphone alle apparecchiature industriali e ormai massivamente anche dalle automobili. Negli ultimi anni, infatti, parte della crisi automotive è stata generata proprio dalla loro carenza sul mercato.

Proprio nell'ambito del progresso tecnologico delle BEV è emersa l'esigenza di avere una migliore gestione della potenza e una diminuzione del consumo energetico. Ciò ha portato allo sviluppo di circuiti realizzati in carburo di silicio (SiC), che offrono una maggiore durata delle batterie, frequenze di lavoro più elevate e soprattutto migliori prestazioni termiche. I SiC possono lavorare infatti a frequenze dieci volte maggiori dei prodotti tradizionali, riducendo il consumo energetico del 30%.
L’industria dei veicoli elettrici apre la strada: consapevole dei problemi della catena di fornitura, Tesla è stata la prima a utilizzare chip in carburo di silicio per la sua Model 3 e ora sempre più aziende stanno prendendo la stessa direzione, tanto che il più grande impianto di produzione di SiC al mondo, di proprietà Wolfspeed, è in costruzione in North Carolina.

Il carburo di silicio è un materiale duro utilizzato un tempo più che altro per le punte degli utensili; ha forti legami covalenti, che sono termicamente più stabili rispetto ai legami più deboli del silicio. Grazie a una conduttività termica superiore, a un larghezza di banda più ampia e a una tensione di rottura più elevata, i SiC sono quindi ideali nelle applicazioni ad alta potenza, tipicamente la ricarica delle BEV. Mediante MOSFET SiC la gestione di correnti ad alta intensità è così più efficiente e adatta alle centraline da 350 kilowatt, che permettono di raggiungere l’80% di carica in soli 20-30 minuti.

Ma un'altra tecnologia si affianca ora nell'industria: si tratta della SoC (system-on-chip), che integra più componenti su un singolo chip risparmiando spazio e riducendo (anch'essa) il consumo energetico. Combinando, SiC e SoC si miniaturizzano i componenti elettronici ottenendo chip compatti che possono eseguire molteplici operazioni con minimi consumi di energia.
I costruttori che affrontano la progettazione dei prossimi veicoli elettrici dovranno quindi adattarsi rapidamente per incorporare queste nuove tecnologie, essenziali per riduzione dei costi e del divario di praticità d'uso rispetto ai veicoli a combustione.