Wolfspeed (anciennement Cree) a récemment fait la une des journaux pour s'être détourné des lumières LED et s'être orienté vers la production de puces de puissance en carbure de silicium, en utilisant sa nouvelle usine de Siler City comme catalyseur pour accélérer l'adoption de cette technologie dans l'intelligence artificielle et l'économie de l'énergie.
Le nanocentre de Marcy sera la première installation au monde à produire des puces électriques sur des plaquettes de 200 millimètres, ce qui augmentera considérablement l'efficacité de la production.
Carbure de silicium
Wolfspeed a été créé en 1987 et fabrique actuellement des plaquettes et des dispositifs en carbure de silicium, un composé économe en énergie plus durable et plus résistant que le silicium ordinaire. Ses produits alimentent des véhicules électriques, des systèmes d'énergie renouvelable, des capacités industrielles et des solutions de sécurité nationale pour les forces armées américaines.
Le carbure de silicium, l'un des matériaux les plus durs sur Terre, possède une structure cristalline idéale qui lui permet d'être utilisé dans les puces à semi-conducteurs. Capable de résister à des températures et des tensions extrêmes, le carbure de silicium est largement considéré comme un matériau essentiel dans les applications d'électronique de puissance.
Pour le créer, un mélange de carbone et de silice ou de sable de quartz est chauffé dans un four à résistance électrique à plus de 2500 degrés Fahrenheit. Le lingot qui se forme présente des couches de graphite, de a-SiC (une qualité supérieure avec une structure cristalline grossière), de b-SiC et de matériau de qualité métallurgique, ainsi que de la silice ou du quartz n'ayant pas réagi sur sa surface extérieure.
Les dispositifs d'alimentation en carbure de silicium Wolfspeed se targuent d'une capacité thermique supérieure et d'une fiabilité éprouvée sur le terrain, offrant une densité de puissance plus élevée, des pertes plus faibles et une plus grande stabilité sous de lourdes charges et dans des environnements difficiles que leurs homologues en silicium. Si chaque centre de données optait pour Wolfspeed au lieu du silicium traditionnel, nous pourrions économiser suffisamment d'énergie pour alimenter Manhattan pendant une année entière ! Grâce à ces améliorations de pointe en matière de vitesse de conception et d'efficacité, les concepteurs peuvent construire de meilleurs systèmes plus rapidement tout en étant sûrs que leurs conceptions répondront aux normes d'efficacité les plus exigeantes.
Nitrure de gallium
Le nitrure de gallium (Gn) est un composé semi-conducteur largement utilisé dans les diodes électroluminescentes bleues depuis les années 1990. En tant que matériau dur, mécaniquement stable et à large bande interdite, doté d'une structure cristalline Wurtzite inhabituelle, le Gn offre des avantages significatifs en termes de performances par rapport aux dispositifs en silicium, notamment une résistance au claquage et une vitesse de commutation accrues, ainsi qu'une résistance à l'enclenchement plus faible.
Les LED utilisant le GaN ont transformé l'éclairage, réduisant la consommation d'électricité de 30 à 40 % tout en diminuant les émissions de carbone. Leurs avantages en termes d'économie d'énergie ont rapidement conduit à l'adoption de cette technologie dans diverses applications électroniques, de la recharge sans fil aux onduleurs et convertisseurs pour véhicules électriques.
L'expertise de Wolfspeed dans les technologies SiC et GaN est essentielle pour fournir aux leaders de l'industrie des produits avancés qui facilitent une électronique plus fiable, plus performante et plus rentable. La technologie et le moteur d'innovation de Wolfspeed sont à l'origine d'un large portefeuille de composants de puissance et de radiofréquence (RF) spécialement conçus pour les infrastructures de télécommunications de la prochaine génération ainsi que pour les marchés militaires/commerciaux.
Grâce à son partenariat avec PowerAmerica (l'un des 14 instituts de fabrication financés par le ministère de l'énergie), l'entreprise a assisté à un développement rapide et à des essais de fiabilité de la technologie des dispositifs de puissance à moyenne tension (3,3 kV à 10 kV) à base de GaN et de carbure de silicium, ce qui a conduit à son adoption rapide par les fabricants de véhicules électriques tels que Tesla, Mercedes et Lucid Motors, qui utilisent cette technologie pour les onduleurs embarqués qui convertissent le courant continu des batteries en courant alternatif pour les applications d'entraînement des moteurs.
LED
Wolfspeed Corporation de Durham, en Caroline du Nord, a probablement produit les puces utilisées dans les écrans LED ou les voitures électriques que vous rencontrez aujourd'hui, en utilisant des matériaux en carbure de silicium (SiC) à large bande interdite et des dispositifs semi-conducteurs permettant des systèmes d'alimentation plus petits et plus légers pour ces industries et d'autres.
Cree, avant la scission de ses activités d'éclairage et de produits LED en 2021, s'appellera Wolfspeed dans le courant de l'année. Ce nom évoque à la fois ses nobles attributs - leadership, intelligence et endurance - et la rapidité avec laquelle ses innovateurs pénètrent de nouveaux marchés.
Wolfspeed a été créé il y a plus de 30 ans sur le campus de l'université d'État de Caroline du Nord et détient aujourd'hui 60% du marché mondial des matériaux à base de carbure de silicium et de nitrure de gallium utilisés dans les micropuces utilisées dans des secteurs allant des véhicules électriques aux réseaux 5G, en passant par la production d'énergie éolienne en mer. L'usine de Mohawk Valley produira 10 fois plus de puces en carbure de silicium que l'usine actuelle.
Le John Palmour Manufacturing Center for Silicon Carbide sera la première usine au monde à utiliser des plaquettes de 200 mm - d'un diamètre supérieur à celui utilisé par la plupart des fabricants de puces - pour la production de puces électroniques, ce qui permettra de réduire considérablement les coûts de production.
Puissance et radiofréquences
La radiofréquence (RF) a de nombreuses utilisations dans divers domaines de la médecine et de la thérapie esthétique, de la thérapie esthétique au traitement de la peau et plus encore. Les appareils RF de forte puissance peuvent également être utilisés dans les procédures de diathermie, d'hyperthermie et d'ablation ou cibler spécifiquement les cellules cancéreuses pour les éliminer.
La technologie RF se retrouve également dans les applications militaires, notamment les radars, les communications par satellite et les sonars. En outre, ses utilisations s'étendent à l'électronique grand public, comme les téléviseurs, les téléphones cellulaires et les ordinateurs portables, où les signaux RF peuvent transmettre des données à grande vitesse.
L'un des principaux marchés de l'entreprise pour les semi-conducteurs de puissance à base de carbure de silicium est celui des véhicules électriques et des appareils ménagers économes en énergie. Ces puces peuvent supporter des tensions et des fréquences de commutation beaucoup plus élevées que leurs homologues en silicium, ce qui les rend parfaites pour les systèmes de recharge des véhicules électriques ou les dispositifs d'économie d'énergie dans les appareils ménagers.
Les produits Wolfspeed sont dotés de la technologie GaN sur SiC, qui offre plusieurs avantages distincts par rapport aux technologies concurrentes : un rendement plus élevé, une perte de puissance réduite, une vitesse de commutation plus rapide et une taille plus petite. En conséquence, Wolfspeed est en mesure de fournir un portefeuille étendu de dispositifs de puissance RF et de micro-ondes testés et éprouvés sur le terrain, adaptés aux applications commerciales, industrielles, de transport et de télécommunication.
Pour répondre à la demande croissante de ses clients, l'entreprise agrandit ses installations dans le comté de Chatham en produisant des plaquettes de 200 mm, ce qui permettra de doubler la production de l'usine tout en donnant à ses clients l'accès à certaines des solutions de dispositifs de puissance GaN sur SiC les plus rentables et les plus fiables de l'industrie.
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