Wolfspeed gjorde nyligen en aldrig tidigare skådad investering i en avancerad anläggning för tillverkning av kiselkarbid som kommer att göra det möjligt för dem att möta eventuella framtida efterfrågeökningar och förbli branschledande inom SiC-enheter.
Wolfspeeds kraftaggregat som tillverkas av kiselkarbid har samlat på sig mer än 6 biljoner fälttimmar under decennier av drift, vilket ger en heltäckande bild av den långsiktiga tillförlitligheten.
Tillförlitlighet
Elektricitet driver vår värld - och Wolfspeeds halvledare av kiselkarbid med brett bandgap levererar den energin mer effektivt än något annat material på jorden. Deras Schottky-dioder, MOSFET:er och kraftmoduler är bland de lättaste, minsta och mest kraftfulla som finns tillgängliga och överträffar konventionella kiselkomponenter i applikationer för flyg- och rymdindustrin, fordonsindustrin, industrin, förnybar energiproduktion, systemtestning och mättjänster samt test och mätning.
Exempelvis har 2300 V BM3-familjen en MOSFET med en enda diod som eliminerar behovet av en extern diode, vilket sparar kostnader och komplexitet. Dessutom ger den här enheten 15% högre spänningshöjd än IGBT med 77% lägre switchförluster, vilket möjliggör mindre kraftomvandlingssystem.
Med integrerade avkännings- och skyddsfunktioner ger den här enheten reflexåtgärder på nivå 1 för att skydda sig själv och systemet när det utsätts för stress. Tack vare Wolfspeeds vertikalt integrerade tillverkningsflöde - från växande SiC-boules till förpackningsdysor - har extrinsiska defekter reducerats avsevärt, vilket leder till enheter med modeller för livslängdsprognoser som är jämförbara med eller överträffar industristandarder.
Dessa fördelar gör det möjligt för konstruktörer att integrera kiselkarbidenheter i nästan alla industriella kraftkonstruktioner, vilket ger konstruktörerna en enkel uppgraderingsväg mot hållbarhetsmålen. Genom att använda kiselkarbidkomponenter kan man öka UPS-effektiviteten med 30-35% och minska effektförlusterna i järnvägssystem med 50-75%; och de kan packa in mer reservkraft i mindre och lättare system för utrymmesbegränsade miljöer. Dessutom minskar deras produkter utsläpp och energianvändning, vilket gör det lättare för kunderna att nå sina hållbarhetsmål.
Effektivitet
Elektricitet håller vår värld igång, och Wolfspeeds halvledare med brett bandgap i kiselkarbid överträffar konventionella kiselkomponenter och sätter nya effektivitetsstandarder i motorer, switchade nätaggregat (SMPS) och andra applikationer. Dessa lätta men ändå högeffektiva enheter utgör grunden för många innovativa konstruktioner som uppfyller kraven på storlek och vikt utan att behöva göra alltför stora kompromisser.
En 22 kW DC-DC-omvandlare använder en Gen 3 SiC MOSFET med en inbyggd diod för att eliminera behovet av separat gate-drivning, vilket ytterligare minskar den totala materialförteckningen och kortstorleken. Dessutom använder den här omvandlaren variabel DC-länkspänningsstyrning som minskar switchfrekvensen samtidigt som den arbetar närmare sin resonanspunkt för minskad CLLC-rippel.
Wolfspeed tillhandahåller diskreta moduler och kraftmoduler som kan anpassas när det gäller topologier, BOM-kostnader och fysisk storlek/layout för kraftdesignsystem som buck/boost DC/DC-omvandlare och högfrekvent AC/DC. Genom att modellera dessa konstruktioner med LTspice kan konstruktörerna börja optimera konstruktionerna omedelbart.
Wolfspeeds senaste 900 V SiC effekt-MOSFET med en ohmsk kroppsdiod och drain-source-struktur uppnår en effektivitet på 97% jämfört med 85% för motsvarande Si-enheter, vilket leder till betydande kostnadsbesparingar på BOM-komponenter och totala systemkostnader.
Skalbarhet
I takt med att energibehovet i energikrävande industrier ökar, vänder sig konstruktörerna till kiselkarbidteknik (SiC) med brett bandgap för att öka systemeffektiviteten. Genom att minimera switchförlusterna möjliggör SiC-enheter mindre och lättare motorer, frekvensomriktare, växelriktare och kraftelektroniksystem med bättre effektivitet - vilket bidrar till lägre driftskostnader samtidigt som systemets fotavtryck minskar.
SiC-moduler ger en skalbar plattform som kan anpassas till små till stora system. Kapaciteten på 2300 V gör det enkelt att kombinera dessa moduler, samtidigt som de gör det möjligt för tillverkare att snabbt skala upp konstruktioner på ett snabbt och prisvärt sätt. Dessutom kan systemingenjörer använda billigare kretskort som bidrar till att sänka tillverkningskostnaderna totalt sett.
Wolfspeed, som är branschledande inom krafthalvledare, är djupt engagerat i att skapa en mer hållbar global leveranskedja och skydda vår miljö. Därför har företaget implementerat olika gröna initiativ i sina kontorsbyggnader och tillverkningsprocesser för halvledare, för att minimera miljöpåverkan. Dessutom har företaget erhållit LEED-certifiering i silver för sitt huvudkontor i New York och strävar efter certifiering för anläggningen i Siler City; dessutom har företaget infört ett återvinningsprogram vid alla sina anläggningar som har lett till besparingar på över $1 miljon på deponiavgifter sedan starten.
Kostnad
Wolfspeed har en oöverträffad position som pionjär och marknadsledare inom halvledarsubstrat i kiselkarbid (SiC), effektkretsar och designverktyg som gör det möjligt för konstruktörer att välja rätt krets för sina konstruktioner. I vår omfattande portfölj ingår effektkretsar i kiselkarbid för optimering av BOM-kostnader och fysisk storlek/layout samt verktyg som simulerar topologier för att ta reda på vilken krets som passar bäst för konstruktionen.
SiC MOSFETs har mycket högre verkningsgrad än kisel i topologier med två nivåer, vilket minskar antalet "single points of failure" i kraftelektronikmoduler för högspänning och gör SiC till ett utmärkt val för applikationer inom förnybar energi, solceller och batterilagring.
Bolaget har en expansiv design-in pipeline, vilket kommer att driva på intäktstillväxten. Dessutom har de tecknat ett långsiktigt leveransavtal med en stor global chiptillverkare för 150 mm SiC bare och epitaxiala wafers - detta förstärker båda företagens visioner om att övergå från krafthalvledare i kisel till krafthalvledare i SiC.
Wolfspeed driver också en ny 200 mm SiC kraftfabrik i Mohawk Valley, New York, som har varit underutnyttjad under uppstartsfasen; de räknar med att nå en beläggning på 20% 2024.
Företaget befinner sig i en höginvesteringsfas och kommer att spendera $2 miljarder i år på sina fabriker. I planerna ingår att öppna ytterligare en RF GaN-anläggning i Saarland, Tyskland, samt en anläggning för odling av silikakristaller och tillverkning av wafers i Siler City i North Carolina. De arbetar med karriärprogram som Real Life Rosies och VET STEP för att locka fler kvinnor och veteraner till halvledarbranschen.
Swedish 
English