Cinquantamila.it La storia raccontata da Giorgio Dell'Arti

Può immagazzinare 10 volte più energia del silicio, ha il doppio della sua conduttività elettrica e 4 volte la sua conducibilità termica. È il carburo di silicio, 50% carbonio e 50% silicio, un materiale ceramico che sta diventando il beniamino di tutte le case automobilistiche più impegnate nello sviluppo dell’auto elettrica, dove l’efficienza di conversione degli inverter è cruciale per estrarre fino all’ultima “goccia” di energia dalle batterie. Il semiconduttore di riferimento utilizzato fino ad ora in questi dispositivi era il silicio, ma il vento sta cambiando. Adesso l’industria automobilistica (e anche il settore energetico in senso lato) sta passando ai semiconduttori a banda larga, come il carburo di silicio o il nitruro di gallio, capaci di gestire livelli molto più alti di tensione e di potenza, eliminando le perdite tipiche di ogni processo di conversione da corrente continua ad alternata. Da Toyota a Tesla, non c’è grande produttore che sia disposto a restare indietro.
«Alla fine dei conti il carburo di silicio è 7 volte più efficiente del silicio nel compito essenziale di trasformare la corrente continua che esce dalla batteria in corrente alternata per alimentare il motore dell’auto elettrica», spiega Marco Monti, numero uno del settore automotive in STMicroelectronics, leader mondiale nella produzione di questi circuiti. «A pari potenza della batteria, è chiaro che un dispositivo di alimentazione molto più efficiente può fare la differenza: da un lato la macchina riesce a coprire più chilometri, dall’altro può permettersi di avere una batteria più piccola e quindi meno costosa», precisa Monti. Paradossalmente, «per questi dispositivi innovativi i primi sbocchi di mercato non sono i modelli più costosi ma quelli più economici», come il Model 3 di Tesla, uscito il mese scorso e già travolto da mezzo milione di richieste. L’utilizzo del carburo di silicio è uno dei segreti per cui Elon Musk è riuscito a contenere il prezzo del Model 3 a 30mila euro (contro i 60mila del Model S), pur offrendo ben 500 chilometri di autonomia. È con innovazioni come questa che l’auto elettrica si sta facendo largo anche sul mass market.
E questo è solo l’inizio. Le applicazioni per i semiconduttori a banda larga non si limitano solo all’interno dell’auto elettrica, ma possono migliorare anche i tempi di ricarica. Un pieno di energia elettrica, che ora si fa in un’ora, può ridursi a 20 minuti grazie al carburo di silicio nei circuiti delle colonnine, trasformandola in un’esperienza molto più simile a quella di un pieno di benzina. Il materiale, infatti, è anche più adatto del silicio a gestire i processi di ricarica. Ecco perché da qui al 2020 il carburo di silicio è destinato a rimpiazzare completamente il silicio in tutte le componenti relative all’auto elettrica, in base a una previsione della società di analisi Lux Research.
Il carburo di silicio, però, non è semplice da gestire. Mentre il silicio forma dei cristalli perfetti, perché non ha legami, il carburo di silicio presenta dei difetti cristllografici di non poco conto: «Se non si riesce a superare questi difetti in fase di produzione, il risultato finale ha una resa molto scarsa», fa notare Monti. STMicroelectronics ha preso il sopravvento sui rivali proprio perché è riuscita a internalizzare nei suoi laboratori di Catania la prima fase di produzione, quella più delicata, che di solito viene svolta dai semiconduttoristi. Grazie a questa verticalizzazione completa, il prodotto finale è di altissima qualità. Un primato che non durerà per sempre, ma fino ad ora è valso a STMicroelectronics una collaborazione diretta con tutte le grandi case automobilistiche, da Toyota a Bmw, da Renault a Mercedes, che si sono prestate a testare i nuovi dispositivi direttamente sul campo, accelerando molto il processo d’innovazione tecnologica.
Grazie a questa vasta esperienza e in qualità di primo fornitore di componenti per l’automotive in Cina, STMicroelectronics è stata scelta dal governo di Pechino come partner nel consorzio China 2025, costituito per spingere al massimo la diffusione dell’auto elettrica in Cina, che già oggi è il primo mercato, con 500mila veicoli venduti nel 2016, e vuole raggiungere una quota di 10 milioni di auto elettriche vendute all’anno entro il 2025.

EL.C.