投资50亿美元,Wolfspeed建造世界上最大的碳化硅晶圆厂

2022-09-16 12:54:53 来源:EETOP编译自electronicdesign
Wolfspeed将投资高达 50 亿美元建造其声称将成为世界上最大的碳化硅(SiC) 材料工厂,以加强其对电动汽车(EV) 未来关键的半导体供应。

该公司表示,新工厂将位于北卡罗来纳州罗利市郊区,靠近其位于三角研究园的公司总部。
新工厂将帮助公司跟上未来几年内外部对SiC 晶圆不断增长的需求。由SiC 制成的功率 MOSFET 具有特殊的物理特性,使其能够在调节或转换电力时输出更多功率并散发更少的热量。这会带来更好的功率密度和系统级效率——尤其是在更高的电压下。

1.jpg

该公司正努力跟上对基于SiC 的功率 MOSFET 和其他芯片的需求增长,这主要是由于缺乏原材料和可将其加工成芯片的设施的产能。

Wolfspeed 总裁兼首席执行官Gregg Lowe 说:“对我们产品的需求继续快速增长,而行业继续受到供应限制。扩大我们的材料生产将进一步提高我们的市场领导地位,并使我们能够更好地满足客户不断增长的需求。”

Wolfspeed表示,第一阶段的建设将于2024 年完成,耗资约 20 亿美元。Wolfspeed 将在预计于 2030 年完成的第二阶段中根据需要增加更多容量。

新设施最终可能在 450 英亩的场地上占地超过 100 万平方英尺,到2030 年创造 1,800 个工作岗位。据 Wolfspeed 称,其在该场地的投资可能高达 50 亿美元。

除了电动汽车,基于 SiC 的功率器件也被视为用于太阳能电池板、快速充电站、高压工业电机驱动器和铁路基础设施的光伏(PV) 逆变器的关键组成部分。

实质性差异

SiC在电力电子领域的潜力很大程度上归功于材料本身。

SiC 是一种宽带隙半导体,这一特性使其能够承受比硅MOSFET 更高的击穿电压(数千伏或大约10 倍于标准硅芯片所能承受的电压)和更高的温度(在某些情况下超过500°C),而硅MOSFET和IGBT已经主导了几十年。

基于 SiC 的功率 MOSFET 是更高电压下 IGBT 的替代品,因为它们降低了开关的开通和关断损耗。与硅芯片相比,这有助于其卓越的能效。

SiC在高压水平下提供更好的导通电阻(R DS(on) ),从而降低功率损耗和更高的电流密度,并在调节和将功率从一个电平转换到另一个电平时产生更少的热量。

开关速度也比他们正在取代的硅MOSFET 和 IGBT 更快。这一特点使你可以用更小的变换器和其他外围被动元件来包。再加上其更好的能源效率,它们可以帮助减轻电源的重量和体积。

凭借高效处理高压和耐受高温的能力,随着越来越多的电动汽车上路,碳化硅正在取得进展。特斯拉率先在量产汽车中使用SiC 芯片。现在,其他主要汽车制造商也纷纷效仿。

今年年初,Wolfspeed 敲定了一项协议,为美国汽车巨头通用汽车提供 SiC 器件,这些器件将控制未来电动汽车模型中的集成电力电子设备。

每辆电动汽车都包含几个主要的动力构建模块。但许多人希望在逆变器中使用SiC,将电池中的直流电转换为交流电,以推动电动机转动车轮,即使是很小的能效提升也会带来巨大的收益。

反过来,它减少了电力电子设备的功率损耗,从而扩大了电动汽车的范围。作为替代方案,汽车公司可以在不牺牲续航里程的情况下使用更小、更便宜的电池制造电动汽车

这些芯片也被用于电动汽车的车载充电器(OBC)。它们的省电能力转化为更快的充电速度。

令人难以置信的硬度

新的Wolfspeed工厂将生产SiC锭,并将其转化为200毫米晶圆,比长期以来一直占主导地位的150毫米晶圆大1.7倍。

更大的尺寸意味着每块晶圆可切割出更多的功率芯片,在这个过程中,降低了SiC MOSFET更高的单件成本。该公司面临的主要挑战之一是确保SiC芯片可能带来的更高的系统级效率超过了制造这些芯片的更高成本。

尽管SiC具有宝贵的功率处理特性,但它是世界上最硬的材料之一,操纵它是一个挑战。为了生产能切片成晶圆并转化成芯片的铸锭,Wolfspeed使用了定制的熔炉,将原料加热到几千度——如此高的温度使过程中使用的硅和碳原料蒸发。

该化合物围绕所谓的“种子”凝聚,形成一个圆柱形的SiC 单晶棒——称为晶锭。然后将锭切成圆盘,抛光成镜面光滑,以去除尽可能多的不规则和杂质。这远非一个简单的过程:碳化硅的硬度和脆性意味着在不破坏的基础上更难以抛光晶圆表面。

该公司自诩为全球最大的SiC 供应商,约占全球产量的60%。Wolfspeed 声称,此次扩建将使其原材料生产能力提高十倍。

资金资助

这些晶圆将用于供应 Wolfspeed 最近在纽约州北部建成的晶圆厂,该晶圆厂于今年年初开业,是世界上第一个能够推出200 毫米晶圆的 SiC 器件的工厂。Mohawk Valley 工厂的 SiC 器件预计将在今年年底前开始向客户发货。 

该工厂生产的晶圆可能主要用于满足Wolfspeed 的内部制造需求。但该公司还与意法半导体等外部合作伙伴签订了供应协议。

该公告发布之际,美国准备根据最近通过的CHIPS 和科学法案发放数百亿美元的补贴、赠款和其他激励措施。

根据该法案,Wolfspeed 将在大约 390 亿美元的制造业相关补贴中分得一杯羹,并为新的美国晶圆厂提供25% 的投资税收抵免,该法案也称为CHIPS+ 法案。它希望申请并获得该法案可能提供的资金,以加快工厂的建设和扩建。

虽然它从美国获得多少援助还有待观察,但Wolfspeed 在北卡罗来纳州建立的计划可能归结为非联邦激励措施。为了支持设施第一阶段的开发,Wolfspeed表示,它从州、县和地方政府那里获得了 10 亿美元的奖励。


  1. EETOP 官方微信

  2. 创芯大讲堂 在线教育

  3. 创芯老字号 半导体快讯

相关文章

全部评论

  • 最新资讯
  • 最热资讯
@2003-2022 EETOP

京ICP备10050787号   京公网安备:11010502037710