Các mô-đun cacbua silic (SiC) được coi là rất quan trọng để nâng cao hiệu suất của hệ thống truyền động xe điện. Sự chuyển đổi đáng kể từ các thiết bị dựa trên silicon sang các thiết bị cacbua silic sẽ góp phần đáng kể vào việc tăng mật độ năng lượng trong hệ thống điện đồng thời giảm kích thước, trọng lượng và quan trọng nhất là giá thành của xe điện. Điều này là do mặc dù các chất bán dẫn điện dựa trên silicon vẫn đang được tối ưu hóa nhưng chúng đã đạt đến giới hạn hoạt động về tổn thất dẫn truyền và chuyển mạch. Cacbua silic, với dải cấm rộng hơn (3.26eV so với 1.12eV của silicon), có thể giảm tổn thất như vậy và mang lại hiệu suất tần số cao và nhiệt độ cao tuyệt vời.

Nhiều nhà sản xuất chip SiC đã chuyển đổi dây chuyền sản xuất silicon 150mm của họ sang sản xuất SiC. Veliadis cho biết: "Phương pháp rất thành công cho đến nay là xử lý cacbua silic trong các nhà máy silicon đã trưởng thành, đã khấu hao hết giá trị, với vốn đầu tư khoảng 30 triệu USD, mang lại lợi nhuận to lớn." Chi phí đặc biệt quan trọng đối với các mô-đun nguồn. "Bằng cách sử dụng cacbua silic, bạn sẽ phải trả chi phí gấp khoảng ba lần cho chip bán dẫn, nhưng chi phí tổng thể của hệ thống lại thấp hơn so với mô-đun năng lượng silicon, điều này đi ngược lại trực giác. Nhưng câu trả lời rất đơn giản. Khả năng vận hành hiệu quả ở tần số cao làm giảm đáng kể khối lượng các thành phần từ tính và thụ động, bù đắp chi phí sản xuất chip cao hơn."

Tuy nhiên, không còn nhà máy cũ nào có đủ khả năng chi trả 30 triệu USD để cải tạo trong ngành này. Các nhà máy sản xuất tấm wafer cacbua silic mới đang nhanh chóng được xây dựng. Trong khi đó, các công ty không sản xuất wafer đang cạnh tranh về năng lực.

Ralf Bornefeld, Phó Chủ tịch cấp cao của Bosch Power Semiconductors và Mô-đun cho biết: “Chúng tôi có hai thị trường cạnh tranh lẫn nhau—thị trường ô tô và thị trường năng lượng tái tạo, cả hai đều đang tìm kiếm năng lực”. “Chúng tôi đã học được từ đại dịch COVID-19 rằng một thị trường cạnh tranh có thể đóng cửa một thị trường khác, vì vậy chúng tôi cần cân nhắc điều đó.” Bosch hiện đang sản xuất mô-đun SiC MOSFET thế hệ thứ ba với điện áp đánh thủng 1,200V.

Thiết bị SiC đặc biệt thích hợp cho ô tô vì chúng có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn trong môi trường khắc nghiệt, cung cấp mật độ năng lượng cao. Các thiết bị nguồn SiC đạt được tổn thất chuyển mạch cực thấp và RDSon cực thấp (điện trở giữa nguồn và cống khi hoạt động). RDSon nhỏ hơn có tương quan với tổn thất điện năng thấp hơn trong MOSFET.

Khả năng của thiết bị bắt đầu từ vật liệu SiC. "Chất lượng tinh thể là yếu tố then chốt mà tất cả người chơi đã giải quyết trong 20 năm qua, nhưng vẫn có những sai lệch mặt phẳng cơ bản, lỗi xếp chồng, v.v., trong tinh thể cần được thiết kế xung quanh để chế tạo 20, 30 và Thiết bị có kích thước 40 mm vuông," Christophe Maleville, Phó chủ tịch cấp cao của SOITEC Innovation cho biết. "Khi chúng tôi bước vào lĩnh vực cacbua silic bốn năm trước, điều đầu tiên chúng tôi nhận thấy là có sự biến đổi giữa phôi này với phôi khác và từ tấm bán dẫn này sang tấm bán dẫn khác, mà các kỹ sư thường cần điều chỉnh và xác nhận tính chất epit Wax. Vì vậy, việc triển khai nó trong sản xuất vẫn chưa gầy."

Về mặt điện, các thiết bị điện có thể nhạy cảm với điện cảm ký sinh, tia lửa điện và các thách thức khác. Không giống như các nhà máy tín hiệu hỗn hợp tương tự, nơi thiếu khả năng thu nhỏ, các thông số là trọng tâm chính và các kỹ sư điện cần phải xử lý các biến thể.

Dieter Rathei, Giám đốc điều hành của DR Yield cho biết: “Trước đây, (analog) thiếu khả năng thu nhỏ. Nhưng giờ đây họ đã có các quy trình hoàn thiện để xử lý các khuyết tật”. “Khi các chất bán dẫn phức hợp như cacbua silic, gali nitrit và gali arsenua trở nên phổ biến hơn và phát triển nhanh hơn, các vấn đề về năng suất tham số sẽ được cải thiện.”