Se prevé que el mercado emergente de semiconductores de potencia de carburo de silicio (SiC) y nitruro de galio (GaN) crezca en un factor de 17, durante los próximos 10 años, potenciado por la creciente demanda de fuentes de alimentación, vehículos híbridos y eléctricos, energía fotovoltaica (PV) inversores y otras aplicaciones establecidas.

Los ingresos mundiales por ventas de semiconductores de potencia de SiC y GaN se prevé que aumenten a  2.500 millones de dólares en 2023, frente a sólo 150 millones de dólares en 2013, según el informe "The World Market for SiC & GaN Power Semiconductors - 2014 Edition", un nuevo informe de IHS Inc.

Los semiconductores de potencia de SiC y GaN han estado tratando de establecerse en aplicaciones clave, para unos cuantos años; sin embargo, aproximadamente el 15 por ciento del mercado eventual podría estar compuesto de nuevas aplicaciones que utilizan estas tecnologías de dispositivos que todavía están dos o tres años lejos de producción. Además del mercado de los híbridos y los propios vehículos eléctricos, ahora es evidente que el mercado de infraestructura de carga del vehículo eléctrico - incluyendo las estaciones de carga de baterías para vehículos híbridos y eléctricos de batería tipo "plug-in" es también un área potencialmente interesante para los dispositivos SiC y GaN,
No existe una norma mundial acordada para la infraestructura de carga del vehículo eléctrico híbrido (HEV), por lo que hay varias normas de la competencia que describen los diferentes niveles o modos de carga de CA y CC. Todos los niveles CA pueden ser considerados para los sistemas electromecánicos, que requieren pocos, si es que los hay, semiconductores de potencia. El informe de IHS, por tanto, sólo considera DC o "carga rápida", ya que estos sistemas son fuentes de alimentación AC-DC, conversión de la energía de la red eléctrica (por lo general trifásica) en corrientes muy elevadas de hasta 125 a 400 amperios (A) a tensiones de 480 a 600 de tensión de corriente continua (VDC), entregando una potencia máxima de 240 kilovatios (KWS).
Las aplicaciones que funcionan con baterías de carga de energía inalámbrica transmitiendo potencia a través del aire en lugar de a través de los cables de alimentación, aunque se requiere proximidad dentro de un rango especificado, esta tecnología está ganando popularidad en los teléfonos móviles, dispositivos de juego, ordenadores portátiles, tablets, vehículos eléctricos, y otros productos básicos.
La adopción de semiconductores de potencia de SiC y GaN será insignificante en soluciones de carga inductiva, que están diseñados para cumplir con el estándar Qi del Wireless Power Consortium (WPC) o estándares del Power Matters Alliance (PMA), porque los MOSFETs son adecuados para las bajas frecuencias involucradas. Por el contrario, la capacidad de conmutación rápida de semiconductores de potencia de SiC y GaN son ideales para aplicaciones de potencia de transferencia de resonancia magnética, que se desempeñan bien en las frecuencias más altas del estándar de la Alliance for Wireless Power (A4WP).
Como numerosas aplicaciones de electrónica de consumo utilizan tensiones bastante bajas, van a ser más adecuadas para los dispositivos de GaN. La única área de esta aplicación adecuada para dispositivos de potencia de SiC es la carga de forma inalámbrica de los vehículos eléctricos que funcionan con baterías, como vehículos híbridos "plug-inç" (PHEV), etc.
Dos aplicaciones más que potencialmente podrían utilizar módulos de potencia de SiC son turbinas de viento y la tracción. En ambos casos las mayores barreras para la adopción de módulos de potencia SiC son su alto coste; fiabilidad probada; y la falta de disponibilidad de módulos de alta corriente nominal en general, y en particular de módulos completos de SiC. Ambas aplicaciones suelen requerir módulos de 1700 V; una tensión a la que se han desarrollado pocos transistores de SiC. Se están realizando ensayos, pero no se espera que la producción comercial pueda empezar hasta 2016 o 2017.
Para las tecnologías de SiC de alta tensión, hay una serie de nuevas aplicaciones médicas y otras aplicaciones industriales potenciales. Para los dispositivos de GaN de baja tensión, las nuevas aplicaciones incluyen muchas tecnologías emergentes que impulsarán un crecimiento significativo en el futuro, como el seguimiento logístico inalámbrico, detección de luz y radar (LIDAR), amplificadores de audio de Clase-B, dispositivos médicos, etc.
El factor de crecimiento clave determinante será la rapidez con que los dispositivos de SiC y GaN puedan lograr la paridad de precios y el rendimiento equivalente a los MOSFET de silicio, IGBTs o rectificadores. La paridad de precio y rendimiento se pronostica para 2020, y se espera que posteriormente el mercado de energía SiC y GaN experimente un gran crecimiento hasta el año 2023.

Por Richard Eden, Analista Senior - Semiconductores de potencia, IHS Technology

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