Ny tillverkning av kiselkarbid (SiC) i Siler City, NC

Wolfspeed meddelade att bolaget har erhållit finansiering om $750 miljoner för att etablera sin nya fabrik för tillverkning av kiselkarbidskivor (SiC) i Siler City, North Carolina, för tillverkning av 150 mm SiC-skivor, nakna och epitaxiella.

Den amerikanska marknadsledaren för SiC-substrat och epiwafers har vidtagit åtgärder för att konkurrera med krafthalvledarindustrin om applikationer för snabbladdning av elfordon; men är denna strategi hållbar?

Högspänning

Wolfspeed är den ledande leverantören av wafers och epiwafers i kiselkarbid (SiC) och tillverkar upp till 200 mm stora substrat med både ledande SiC-substrat av n-typ och epitaxialternativ, med både epitaxialternativ av n- och p-typ. Senare i år kommer de att öppna sin nya materialfabrik i Siler City, North Carolina, vilket kommer att öka produktionskapaciteten tiofalt.

Wolfspeeds expansion gör det möjligt för dem att tillhandahålla halvledare för högspänningseffekt som krävs för snabbladdning av elfordon (EV) samt applikationer som kräver större effektivitet och hållbarhet, till exempel snabbare batteribyteslösningar eller applikationer som kräver halvledare med högre effektivitet. Detta stöder också deras strategi för att öka skalbarheten på marknaden genom förenklad design - vilket bidrar till att minska tillverkningskostnaderna och utvecklingstiderna jämfört med äldre lösningar med samlingsskenor.

SiC-moduler i två nivåer gör det möjligt för industrin att använda kraftarkitektur i två nivåer, vilket minskar antalet komponenter och förenklar systemdesignen jämfört med topologier i tre nivåer som var vanliga tidigare. Yole framhåller att dessa SiC-moduler resulterar i minskad komplexitet hos grinddrivrutinerna samt lägre totala systemkostnader än IGBT-baserade tre-nivå inverterare.

SiC MOSFETs har lägre switchförluster än IGBTs, vilket gör det möjligt för kraftkonstruktörer att uppnå upp till 30% energibesparing och ökad effekttäthet i industriella UPS:er (Uninterruptible Power Supplies) och motorstyrningar. Detta möjliggör lättare och mindre UPS-system som fortfarande erbjuder reservkraft samtidigt som de är mer energieffektiva, tillförlitliga och säkra än tidigare - för att inte tala om kostnadsminskningar på grund av förluster på systemnivå och minskade driftskostnader som ett resultat av detta.

Hög effekt

I takt med att samhället går mot alternativa energisystem blir effekthantering och effektförlust allt mer kritiska. Wolfspeeds SiC-komponenter erbjuder en effektiv lösning som ger systemkonstruktörer de verktyg som behövs för att öka systemeffektiviteten och samtidigt minimera konstruktionskomplexitet, kostnader och tillförlitlighetsproblem.

Wolfspeeds halvledare av kiselkarbid med brett bandgap kan bidra till att förbättra prestandan hos industriella kraftomvandlare och inverterare genom att ge effektivare switchfrekvenser i ett mindre paket än traditionella IGBT:er, vilket hjälper system att uppfylla IE4- eller IE5-effektivitetsstandarder samtidigt som de uppfyller stränga krav på effekttäthet.

På EON Power har vi en imponerande portfölj av 650 V, nya 750 V och 1200 V MOSFETs i olika förpackningsalternativ som gör att du kan utvärdera fördelarna med SiC-tekniken för din applikation. I kombination med SiC Power-moduler och GaN RF-produkter kan du designa avancerade kraft- och trådlösa system som bidrar till att säkerställa energieffektivitet i framtiden.

2300 V-modulerna förbättrar systemeffektiviteten genom att minimera passiva komponenter, eliminera kostsamma samlingsskenor och stödja en topologidesign med två nivåer för att förenkla systemskapandet. De ger också 15% större spänningsutrymme med konsekvent temperaturstabilitet för förbättrad dynamisk prestanda och systemdesign.

Hög effektivitet

Högeffektkretsar med brett bandgap av kiselkarbid (SiC) förbättrar effektiviteten samtidigt som de minskar systemstorleken och vikten för olika branscher som är beroende av mycket kraft. Med större strömkapacitet, högre switchfrekvens och lägre krav på driftstemperatur än någonsin tidigare revolutionerar SiC-halvledare branscher som elfordon, industriell motordrift och förnybar energi.

Wolfspeeds MOSFET:er i kiselkarbid har utvecklats för att uppfylla effektivitetsstandarderna IE4 och IE5 och hjälper konstruktörer att öka effektiviteten i sina strömförsörjningskonstruktioner utan att öka kostnaderna. Wolfspeed bidrar till en bättre och mer hållbar värld genom att erbjuda ett utökat urval av högeffektshalvledare med högre tillförlitlighet och lägre totalkostnader.

Wolfspeeds anläggning för tillverkning av wafer-material i Chatham County, North Carolina, kommer att producera 200 mm (8 tum) SiC-wafers; denna storlek ger fler användbara chip och minskar chipkostnaderna avsevärt. Dessutom kommer produktionsanläggningen att ha toppmodern jonstråleetsningsteknik för att möta den växande efterfrågan på högpresterande krafthalvledare som använder SiC.

Ingenjörer kan enkelt testa och optimera SiC MOSFET power-dotterkortkonfigurationer med hjälp av Wolfspeeds LTspice(r)-programvara. Den här simuleringsplattformen har ett baskort med DC-buss, strömavkänning för strömavkänning i kraftmodulen och grinddrivrutinsutgångar; samt grinddrivrutinkort för dotterkort som är konfigurerade som PFC-steg med halvbrygga och totempol med dubbelriktade isolerade CLLC DC/DC-steg för grinddrivrutinsutgångar och grinddrivrutinsutgångar.

Låg kostnad

Wolfspeed är specialiserat på att tillhandahålla kraftkomponenter i kiselkarbid (SiC) som gör det möjligt för konstruktörer av energieffektiva, kompakta och långlivade elektriska system för elfordon, snabbladdningsstationer, anläggningar för förnybar energi, industriell kapacitet och applikationer för artificiell intelligens. SiC med brett bandgap ger betydande fördelar jämfört med kisel, t.ex. högre effektivitet, minskade kopplingsförluster, bättre driftstemperaturer och resistanser, snabbare svarstider samt snabbare svarstider.

Wolfspeed markerade nyligen sin senaste milstolpe med topping out av John Palmour Manufacturing Center for SiC (JPMCC), beläget i Chatham County, North Carolina och bestående av 200 mm SiC wafer produktionslinjer som avsevärt kommer att öka materialkapaciteten samtidigt som de möter växande efterfrågan på nästa generations halvledare som används för att underlätta energiomställning och artificiell intelligens (AI).

JPMCC är ett samarbete mellan Wolfspeed, North Carolinas delstatsregering, Siler Citys kommun samt lokala företag och organisationer. Förutom Wolfspeeds tillverkningsanläggning inrymmer anläggningen även forsknings- och utvecklingscentra för kraftelektronik, solceller, lysdioder samt forskning och utveckling inom fordonsteknik.

Dessa 2300V-enheter, som är skapade för att komplettera WolfPacks befintliga SiC-kraftmoduler, ger systemkonstruktörer en byggsten för att strömförsörja system med antingen kilowatt eller megawatt. Förutom deras överlägsna effekthanteringskapacitet och 77% lägre switchförluster jämfört med äldre kisel-IGBT:er som länge har dominerat sina respektive landskap, kommer konstruktörerna att dra nytta av upp till 15% större spänningshöjd från dessa 2300V-enheter utan basplatta.