*escrito com Felipe Augusto
Os Estados Unidos e o Japão são hoje a base das cinco empresas mais bem classificadas em patentes de carboneto de silício, um material semicondutor de última geração essencial para o funcionamento de veículos elétricos (EVs). Mais duro que o silício, o principal material da indústria de chips por décadas, o carboneto de silício pode lidar com correntes elétricas mais altas com menos perda de carga, tornando-o uma escolha melhor para chips que controlam o fluxo de energia em EVs. A Tesla assumiu a liderança no uso de chips de alta potência de carboneto de silício em EVs, dando um impulso ao material mais recentemente. Além dos veículos elétricos, o carboneto de silício é cada vez mais adotado em sistemas de geração de energia solar, entre outras aplicações. Espera-se que a demanda pelo material cresça à medida que as diversas nações tomem medidas para reduzir as emissões de dióxido de carbono. Materiais de chip avançados, juntamente com elementos de terras raras industrialmente preciosos, tornaram-se foco para os governos dos EUA, China, Japão e outras nações que buscam garantir que as cadeias de suprimentos para tecnologias vitais sejam seguras dentro de suas fronteiras. O governo Biden nomeou o carboneto de silício prioridade estratégica em seus planos: “Os Estados Unidos são um líder global na implantação de SiC [carboneto de silício], tornando-se uma verdadeira história de sucesso de competitividade, devido em grande parte aos investimentos consistentes e substanciais do governo dos EUA nesse material ao longo do décadas.”
Embora a grande maioria dos semicondutores comerciais sejam produzidos a partir de wafers de silício, os compostos de semicondutores, que apresentam um revestimento fino de um material com diferentes propriedades físicas e condutoras, são mais adequados para as principais aplicações emergentes em comunicações 5G, veículos elétricos, energias renováveis e sistemas militares. Esses materiais, que incluem germânio (Ge), arsenieto de gálio (GaAs), nitreto de galio (GaN) e SiC, continuam a funcionar bem além do limite de temperatura do silício e podem, assim, fornecer desempenho com requisitos menores de tamanho, peso e energia. Compostos de semicondutores foram desenvolvidos historicamente para comunicações militares ou especiais e aplicações optoeletrônicas e foram sempre mais caros do que os semicondutores tradicionais. No entanto, como eles estão cada vez mais sendo usados comercialmente esse diferencial de custo diminuiu. Os Estados Unidos atualmente têm uma posição de liderança em eletrônicos de microondas GaN para radar, eletrônicos de guerra e comunicações. Outros países, especialmente a China, estão fazendo grandes investimentos nacionais para criar seus próprios recursos eletrônicos a base de GaN. O Departamento de Energia dos EUA há muito reconheceu a importância do desenvolvimento de semicondutores compostos para eletrônica de potência, tendo estabelecido o Power America, um Manufacturing Institute em 2015. O Power America é um consórcio de 60 empresas, universidades e laboratórios federais com o objetivo de acelerar o adoção de SiC e GaN feitos nos EUA em aplicações como veículos elétricos, energia renovável, redes de comunicação e sistemas de trânsito em massa.
Além disso, a agencia de desenvolvimento tecnológico do pentágono, a DARPA, financiou durante anos vários programas focados nos desenvolvimentos dos materiais GaAs, SiGe, SiC, GaN e nitreto de alumínio. Apesar desse investimento em pesquisa, permanece uma necessidade significativa de produção fabril doméstica nos EUA, já que os serviços de fundição para SiC e GaN são feitos principalmente na Asia do lest. Os Estados Unidos são líderes globais na implantação de SiC, tornando-se uma verdadeira história de sucesso de competitividade, devido em grande parte aos investimentos consistentes e substanciais do governo dos EUA ao longo de décadas. Os Estados Unidos têm empresas próprias de SiC e também atraiu significativo investimento estrangeiro direto. A Cree Power (EUA) é talvez o exemplo mais conhecido do primeiro. Com relação ao investimento estrangeiro direto, A Infineon (Alemanha) aumentou dramaticamente sua presença nos EUA nos últimos anos com as aquisições das empresas americanas International Rectifier em 2015 e Cypress Semiconductors em 2020.
Referências:
https://www.whitehouse.gov/wp-content/uploads/2021/06/100-day-supply-chain-review-report.pdf