Technologie GaN: réduire par 2 les pertes électriques et par 3 l’encombrement des convertisseurs de puissance

STMicroelectronics déploie la technologie GaN sur Silicium qui répond à un enjeu d’efficacité énergétique pour l’électronique de puissance en réduisant par 2 les pertes électriques et par 3 l’encombrement des convertisseurs de puissance des chargeurs, serveurs et moteurs électriques.

Leviers de réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES)

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Sobriété énergétique et ressources

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Décarbonation de l’énergie

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Amélioration de l’efficacité énergétique

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Amélioration
de l’efficacité en ressources non énergétiques

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Absorption d’émissions

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Financement d’émetteurs bas-carbone ou désinvestissement d’actifs carbonés

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Réduction des autres gaz à effet de serre

Objectifs recherchés

Réduire la consommation d’énergie des équipements électroniques en améliorant les performances des convertisseurs de puissance.

Par rapport à la technologie classique en Silicium, la technologie GaN produite par STMicroelectronics réduit par 2 les pertes électriques et par 3 l’encombrement des convertisseurs de puissance présents dans les chargeurs, les serveurs, les systèmes photovoltaïques et les moteurs électriques.  

L’entreprise répond ici à un enjeu d’efficacité énergétique pour l’électronique grand public, l’informatique, l’automobile électrique ou encore l’industrie. Plus particulièrement, cela concerne : 

  • La mise en place d’une ligne pilote 200 mm (8’) de fabrication de plaquettes sur Silicium et de gravure de circuits intégrés GaN, avec construction d’un bâtiment contenant 1000m2 de salle blanche dédiée à cette innovation ;
  • La mise au point de la nouvelle technologie avec des centres de recherche avancés (CEA-Leti, IRT-Nanoelec) et une start-up (Exagan) 
  • L’achat des équipements de production spécialisés en technologie 8’ pour le GaN (épitaxiemétrologie, gravure) ;
  • Le développement de nouveaux portefeuilles produits pour des applications de puissance (chargeurs, convertisseurs des domaines industriels, automobiles, électronique et informatique grand public).

Scope(s) d'émissions

sur le(s)quel(s) le projet a un impact significatif

  • Scope(s) d’émissions
  • Description et quantification des émissions de GES associées
  • Précisions sur le calcul

Scope 1

Émissions directes générées par l’activité de l’entreprise.

Scope 2

Émissions indirectes associées à la consommation d’électricité et de chaleur de l’entreprise.

Scope 3

Émissions induites (en amont ou en aval) par les activités, produits et/ou services de l’entreprise sur sa chaine de valeur.

Absorption d’émissions

Création de puits de carbone, (BECCS, CCU/S, …)

Émissions évitées

par les activités, produits et/ou services de l’entreprise ou par le financement de projet de réduction d’émissions.

Économie d’énergie car moins de perte dans les convertisseurs de puissance (perte divisée par 2)

  • Quantification: 3000 tC02eq/an

Pour ST, la fabrication de cette nouvelle génération de convertisseur de puissance dans la nouvelle ligne pilote entrainera un surplus d’émissions GES du site qui sera nettement compensé par la réduction d’émissions de GES à l’utilisation des appareils électroniques qui en seront équipés. En effet les nouveaux appareils vont limiter leur perte de charge de 50%. 

Sous l’hypothèse de l’utilisation des nouveaux circuits dans des chargeurs de téléphone portable (3.5 kwh de charge annuelle, dont 10% de perte de charge qui seront réduits à 5%) nous estimons que le gain net d’émissions sera supérieur à 3000 tCO2eq/an. 

Les points clés

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Montant de l’investissement réalisé

Non communiqué

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Date de démarrage du projet

Janvier 2019

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Localisation

Tours, Indre et Loire

Niveau de maturité

Test prototype en laboratoire (TRL 7)

Test en réel (TRL 7-8)

Prototype pré-commercial (TRL 9)

Mise en œuvre à petite échelle

Mise en œuvre à moyenne ou grande échelle

Rentabilité économique du projet

Court terme (0-3ans)

Moyen terme (4-10 ans)

Long terme (> 10 ans)

Images / Vidéos

La technologie GaN contribue aux ODD suivants :  

  • ODD 7 Energie propre à un coût abordable : moindre utilisation d’énergie dans de très nombreuses applications utilisant des fortes tensions (industrielles, voiture électrique, grand public avec alimentation courant secteur) ; 
  • ODD 11 Villes et communautés durables : l’infrastructure électrique des villes sera plus performante. 

La ligne pilote de Tours sera transformée en unité de production de masse, sur le site de Tours et éventuellement sur d’autres sites de STMicroelectronics.  

Différents facteurs contribuent à la réussite de ce projet :  

  • La collaboration avec des organismes de recherche avancé et des start-ups ; 
  • Le soutien public au projet.

Un partenariat entre STMicroelectronics et Exagan, CEA-Leti, l’IRT Nanoelec a été engagé.  

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Contacter l'entreprise :

sustainable.development@st.com

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