Figura en portada: Demanda de silicio para sistemas de gestión de baterías en vehículos eléctricos. Fuente: IDTechEx
No es ningún secreto que los vehículos eléctricos son el futuro, con una creciente presión para descarbonizar que se siente con fuerza en la industria del automóvil. Esto se refleja en las recientes cifras de ventas de vehículos eléctricos, que, desde alrededor de 2020, han experimentado un crecimiento exponencial año tras año, lo que indica una transición de una tecnología de adopción temprana a una de uso generalizado. Como resultado, IDTechEx predice una CAGR del 15% en el mercado de vehículos eléctricos de batería durante la próxima década.
Componentes semiconductores en vehículos eléctricos
Las tecnologías de semiconductores se han arraigado en los vehículos con motor de combustión interna, con microcontroladores (MCU) que coordinan el ballet mecánico y explosivo de forma que cada gota de combustible rinda el máximo de kilómetros. Sin embargo, gestionar el flujo de electricidad hacia y desde la batería en un vehículo eléctrico requiere una administración de semiconductores significativamente mayor en forma de electrónica de potencia. Los dispositivos de silicio (Si) y carburo de silicio (SiC) utilizados para los cargadores de a bordo, los inversores y los convertidores CC-CC desempeñan un papel fundamental en el funcionamiento de los vehículos eléctricos y representan una proporción significativa del valor de los semiconductores en el vehículo.
Los grandes componentes de electrónica de potencia, como el inversor, representan una parte considerable del valor que supone fabricar un vehículo eléctrico. Pero el informe "Semiconductores para vehículos autónomos y eléctricos 2023-2033" de IDTechEx desciende al nivel de los chips y obleas individuales. Desde esta perspectiva, el sistema de gestión de baterías (BMS) se convierte en un contribuyente importante a la demanda de silicio en los vehículos eléctricos.
Componentes semiconductores presentes en vehículos eléctricos autónomos. Fuente: IDTechEx
Dentro del sistema de gestión de baterías, hay dos tipos principales de chips: un controlador maestro que toma las grandes decisiones y un montón de circuitos integrados de monitorización y equilibrado de baterías (BMB ICs), que se ocupan de grupos de celdas. Los circuitos integrados BMB recogen información de voltímetros, termómetros y otros sensores de la batería y la envían al controlador principal, que puede actuar en consecuencia, por ejemplo, encendiendo el refrigerador si la batería está demasiado caliente. El problema es que estas celdas suelen tener entre 10 y 20 sensores cada una, y quienes estén familiarizados con los coches eléctricos sabrán que algunos pueden tener miles de celdas: el resultado es un montón de circuitos integrados BMB por todo el pack. La investigación de IDTechEx revela que, aunque la electrónica de potencia es un conjunto de componentes tan voluminoso, el sistema de gestión de baterías representa aproximadamente un tercio de la demanda de silicio utilizado para fabricar cadenas cinemáticas eléctricas.
Nada permanece inmóvil en el mundo de las tecnologías de semiconductores, en rápida evolución, y el BMS tampoco es inmune a las tendencias de los semiconductores. Como ya se ha dicho, los circuitos integrados BMB son capaces de monitorizar entre diez y veinte celdas dentro del pack, pero este número va en aumento. Esto se debe probablemente al paso gradual a procesos de silicio más avanzados, que dan lugar a chips más potentes y capaces. Esto se traduce en una reducción del número de chips necesarios en toda la batería. A ello se suma la tendencia a reducir el número de celdas por vehículo, gracias al aumento de la capacidad de las celdas.
La electrificación, así como la automatización, son transiciones que marcan una época para la industria del automóvil y traen consigo mercados de semiconductores nuevos y en rápido desarrollo. Aunque este artículo se ocupa principalmente del sistema de gestión de la batería, "Semiconductores para vehículos autónomos y eléctricos 2023-2033" ofrece una cobertura holística y completa de los semiconductores en todo el automóvil, incluidos ADAS, autonomía, LiDAR, radar, cámaras, conectividad 4G, conectividad 5G, trenes motrices eléctricos, MCU, SOC y más. IDTechEx puede ayudar a las empresas a entender todas las nuevas tecnologías que llegan a los vehículos, las tecnologías en el horizonte, y cómo la evolución de la industria del automóvil va a afectar a los mercados de semiconductores. Para más información, incluidas páginas de muestra descargables, visite www.IDTechEx.com/AutoSemi.
Autor: Dr. James Jeffs - Analista Senior de Tecnología de IDTechEx
