Ceci n'est pas du matraquage : les MOSFET SiC sont bien réels

Nous vivons dans un monde où le matraquage publicitaire est roi. Toutes sortes de produits et de services, notamment des films, des séries télévisées et des applications pratiques, sont mis en avant sans complexe et avec toute la précipitation que l'on connaît, souvent avant même leur sortie. Le dispositif de relations publiques (RP) de base datant de seulement quelques années a été décuplé pour inclure les réseaux sociaux, les publications virales rémunérées, les placements de produits et bien d'autres formes de publicités.

Même le secteur de l'électronique, qui jusque-là recourait peu à la publicité, s'est laissé entraîner dans la frénésie du matraquage. Si vous en doutez, il suffit de penser au CES (anciennement le Consumer Electronics Show), où plus de 100 000 personnes et des centaines de sociétés se réunissent pour voir et être vues, en essayant de créer ce buzz furtif.

En fait, l'industrie du matraquage s'est tellement banalisée que Gartner, un cabinet de conseil sur les marchés, publie chaque année un graphique de matraquage pour les technologies émergentes selon un modèle standard (Figure 1). Il ajoute et déplace des thèmes au fur et à mesure des mises à jour annuelles (Figure 2). Bien entendu, chacun peut évaluer différemment les technologies qui doivent y figurer et la place qu'elles doivent occuper.

Figure 1 : Le modèle de cycle de matraquage générique peut servir à définir visuellement la phase des développements technologiques dans leur cycle de vie, du concept initial à l'adoption et l'utilisation généralisée. (Source de l'image : Wikipédia)

Figure 2 : Le cycle de matraquage de Gartner pour les technologies 2018 émergentes(1) fournit un aperçu, mais devrait nous pousser à prendre du recul pour redéfinir les promesses et les attentes par rapport à la réalité. (Source de l'image : Gartner)

Malgré le matraquage actuellement associé à l'électronique grand public, des segments porteurs majeurs l'ont largement évité. Par l'exemple, l'événement annuel de l'APEC (Applied Power Electronics Conference) connaît une participation et une médiatisation importante, mais le matraquage qui l'entoure est à l'opposé du CES. Certes, les fournisseurs présentent leurs nouveaux et futurs produits, mais les déclarations faites lors de ces présentations sont loin d'égaliser celles du CES. Ironiquement, ce sont souvent les développements présentés à l'APEC qui permettent ensuite ceux qui sont dévoilés lors du CES.

La nature discrète des avancées en termes d'alimentation s'explique peut-être par le fait que les personnes qui fabriquent des composants et des conceptions d'alimentation ne font pas beaucoup parler d'elles. En général, la communauté de l'alimentation est prudente et conservatrice (conceptuellement parlant), et préfère ne pas tout miser sur une nouvelle technologie radicale avant qu'elle ait été éprouvée sur de nombreuses unités et pendant de longues heures de fonctionnement. Elle sait également qu'une bonne alimentation, aussi peu glamour soit-elle, constitue la base d'un produit fiable et que les défauts de l'alimentation ne peuvent généralement pas être corrigés une fois le produit fini en téléchargeant une mise à niveau.

Prenons l'exemple de la technologie des MOSFET au carbure de silicium (SiC), qui fait l'objet de recherches depuis des dizaines d'années. Aucune prédiction surfaite ne laissait penser que ces produits allaient révolutionner les performances des dispositifs d'alimentation par rapport aux MOSFET au silicium pur. Au lieu de cela, la communauté a fait preuve d'optimisme modéré en précisant que « le travail n'était pas terminé ». Aujourd'hui, il y a de très bonnes nouvelles concernant les MOSFET SiC. Les fournisseurs ont réalisé des avancées techniques régulières permettant de progresser dans les conceptions de conversion de puissance.

Quelle est l'ampleur du marché pour ces dispositifs et à quelle vitesse se développe-t-il ? La réponse dépend bien entendu de la personne interrogée. D'après les prévisions de MarketWatch², le marché mondial des dispositifs d'alimentation SiC devrait connaître un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 35,73 % entre 2018 et 2023. (Attention ! Des prévisions aussi significatives sur cinq ans, c'est à la fois insensé et peu crédible, selon moi.) D'autres prévisions de Yole Developpement³ annoncent un marché qui pèse 461 millions d'USD en 2019 et un TCAC de « seulement » 31 %. D'autres encore prédisent que le marché atteindra 6,04 milliards d'USD d'ici 2025, avec un TCAC de 15,7 %.

Quelles que soient les prévisions que vous choisissez (et il y en a bien d'autres), une chose est sûre : les dispositifs au carbure de silicium sont désormais bien réels et sont intégrés dans des conceptions généralisées et largement utilisés dans des applications variées, qui s'étendent des véhicules électriques (VE) aux commandes moteur, en passant par les sous-systèmes d'énergie de substitution. Cela s'explique en majeure partie par le fait que les MOSFET SiC sont aujourd'hui des composants avancés de deuxième et même de troisième génération.

Par exemple, depuis le lancement des premiers MOSFET silicium commerciaux en boîtier par Cree en 2011, deux autres générations ont vu le jour. Pour les dispositifs de troisième génération, comme le C3M0075120K de Cree (Tableau 1), les principales spécifications de ont été amélioré de l'ordre de 20 % à 100 %, selon le paramètre donné, ce qui est un gain considérable.

Tableau 1 : Les principales spécifications du dispositif de troisième génération C3M0075120K de Cree ne racontent qu'une partie de l'histoire des avancées techniques des MOSFET SiC. (Source de l'image : Cree)

Fait tout aussi important, les fournisseurs, les ingénieurs en application et les concepteurs se sont familiarisés avec les singularités de ces dispositifs d'alimentation. Soyons honnêtes : les MOSFET de tous types présentent plus que leur part de subtilités en termes d'exigences de commande, de caractéristiques d'activation et de désactivation, de problèmes thermiques et de topologies de charge. Bien que cela semble défier toute logique, ces dispositifs à trois bornes comptent une multitude de graphiques dans leur fiche technique qui représentent leurs différentes performances statiques et dynamiques à des températures nominales et extrêmes. Le schéma de l'aire de sécurité (SOA) fait partie de l'un de ces nombreux exemples.

Heureusement, les FET SiC n'ont jamais fait l'objet du matraquage inhérent à de nombreuses autres technologies. Cela aurait été « hors de propos ». À l'inverse, vous souvenez-vous du lancement de la TV 3D il y a quelques années, vantée comme le nouveau produit phare ? Est-elle née d'un véritable besoin des utilisateurs ou du désir des fournisseurs de rendre obsolètes les anciennes TV pour vendre de nouveaux modèles ? (Vous connaissez la réponse !)

Qu'en est-il de l'intelligence artificielle (IA), de la 5G, des véhicules autonomes et de l'informatique quantique ? Ils figurent certainement sur la courbe de matraquage, même si certains ne sont pas tout à fait sous le feu des projecteurs (il semble par exemple que les voitures autonomes sont loin des promesses faites lors du matraquage, ce qui n'est pas une surprise). Pour ce qui est des journalistes qui ont affirmé avec assurance que ces voitures réduiraient les accidents et le nombre de victimes en citant des pourcentages spécifiques, j'aimerais m'autoriser une question : sur quelle preuve se sont-ils basés ?

C'est une très bonne chose que le segment de notre secteur dédié à l'alimentation ait jusqu'ici résisté à suivre cette voie, en se concentrant plutôt sur des annonces concrètes et mesurées. Voilà qui est sans doute rassurant : plutôt que de « brasser de l'air », je veux que mes alimentations en génèrent (certes, le moins possible). Mieux encore : j'ai consulté les diagrammes de matraquage de Gartner de ces dix dernières années, et le carbure de silicium ne figure sur aucun d'entre eux. Il s'agit semble-t-il d'une révolution furtive dans les composants d'alimentation à découpage.

Références :

1 – 5 Trends Emerge in the Gartner Hype Cycle for Emerging Technologies

(https://www.gartner.com/smarterwithgartner/5-trends-emerge-in-gartner-hype-cycle-for-emerging-technologies-2018/)

2 –Global Silicon Carbide (SiC) Power Devices Market 2019-2023 | Industry Analysis of Semiconductor & Electronics sector by Region, Growth expected to reach at CAGR of 35.73%

(https://www.marketwatch.com/press-release/global-silicon-carbide-sic-power-devices-market-2019-2023industry-analysis-of-semiconductor-electronics-sector-by-region-growth-expected-to-reach-at-cagr-of-3573-2019-08-30)

3 –GaN and SiC power device: market overview (Dr. Milan Rosina)

(http://www1.semi.org/eu/sites/semi.org/files/events/presentations/02_Milan%20Rosina_Yole.pdf)