Power Devices av kiselkarbid

Cree, nu känt som Wolfspeed, är en branschledare när det gäller kraftaggregat av kiselkarbid och Yole förväntar sig att deras marknad kommer att uppleva exponentiell tillväxt både inom fordonssektorn och industriella tillämpningar.

Wolfspeed driver nu två toppmoderna 200 mm waferfabriker: en i Raleigh och en i Mohawk Valley i New York, för att utöka produktionen av krafthalvledarlösningar på marknader där efterfrågan är hög.

Tillverkning av wafers

Wolfspeed är branschledande när det gäller tillverkning av wafers. Wolfspeed använder kiselkarbid (SiC), ett fördelaktigt material med gynnsamma kemiska och materiella egenskaper jämfört med traditionellt kisel. Genom att producera kiselkarbidenheter mer effektivt än sina motsvarigheter i kisel, gör dessa kiselkarbidenheter det möjligt för mindre chip med liknande effekt att nå liknande effekt, vilket leder till förbättrade enhetsutbyten totalt sett.

Wolfspeeds SiC-chip används i elfordon (EVs) och erbjuder högre räckvidd per laddning och snabbare laddningstider för att spara på kostnader och utsläpp. Deras kiselkarbidkretsar används också i stor utsträckning i system för förnybar energi och i industrin - Wolfspeeds kiselkarbidkretsar blir nu en del av nya industridesigner för applikationer som e-mobilitet och flygplan med vertikal start och landning (EVVTOLs), för att minska systemvikt, kostnad, prestanda och räckvidd samtidigt som de ger ökad prestanda.

Den nuvarande produktionen av alla enheter som tillverkas av detta företag sker vid anläggningen i Durham, North Carolina, men på grund av den snabba expansionen har ytterligare två fabriker - Mohawk Valley i New York och John Palmour Manufacturing Center i Siler City, North Carolina - nyligen öppnats.

Mohawk Valley Fabrication Center invigdes med en bandklippningsceremoni där statliga och federala tjänstemän närvarade den 8 januari 2022. Denna banbrytande fabrik, som är den första i sitt slag, kommer att producera 8-tums kiselkarbidkomponenter för elbilar, förnybar energiproduktion, AI-datacenter och nationella säkerhetsapplikationer.

Apparater

Wolfspeeds vertikalt integrerade företagsmodell gör dem väl positionerade för att tillverka SiC-enheter för kraftförsörjning, eftersom de kontrollerar varje steg i produktionen från början till slut. Nyligen presenterades SpeedVal-kitet, en utvärderingsplattform som är utformad för att hjälpa ingenjörer att konstruera effektiva, tillförlitliga och mindre effektomvandlare med SiC-komponenter i valfria effekttopologier.

Detta kit ger konstruktörerna ett power-daughter-kort för att enkelt byta ut diskreta SiC-enheter för prestandatestning vid upp till 1.200 V, samt lågriskalternativ för grinddrivrutiner för snabb testning. Dessutom innehåller systemet ett kontrollkort för att optimera driften på systemnivå.

Yole Group rapporterar att investeringarna i SiC-enheter växer i allt snabbare takt, men att de fortfarande ligger efter substrat och epitaxi-wafers i fråga om storlek. Yole förutspår att denna trend kommer att fortsätta fram till 2026 då industrin kommer att nå en topp innan den gradvis börjar minska igen.

I takt med att industrin strävar efter att sänka kostnaderna och förbättra effektiviteten har efterfrågan på SiC-halvledare för högre spänning ökat. Högre spänning ökar effekttätheten i kretsarna samtidigt som tillverkningskostnaderna och de elektriska förlusterna minskar. Dessutom möjliggörs tunnare kablage, vilket leder till lägre tillverkningskostnader och mindre komponenter, vilket i sin tur minskar fordonens vikt samtidigt som räckvidden ökar.

SiC är inte bara känt för sin överlägsna högspänningsprestanda, utan har också överlägsna fysiska egenskaper jämfört med kisel. Dess dielektriska styrka är 10 gånger högre, vilket gör det lämpligt för högre switchfrekvenser - vilket innebär att komponenter som induktorer och transformatorer kan bli betydligt mindre.

Marknadsandel

Yole Group förväntar sig en betydande tillväxt för krafthalvledare av kiselkarbid (SiC) på grund av den ökade användningen av elfordon och industriella applikationer såsom laddare för dessa fordon.

Yole Technologies kommer att få en betydande del av denna expanderande marknad tack vare sin ledande position inom SiC-substrat och epiwafers. Yole räknar med att intäkterna från krafthalvledare 2024 kommer att utgöra över 45% av intäkterna; 33% kommer att komma från tjänster för tillverkning av wafers.

Wolfspeed står inför vissa svårigheter att nå sina kortsiktiga mål på grund av att elbilsmarknaden är en så stor bidragsgivare. En långvarig nedgång skulle kunna minska efterfrågan och leda till intäkts- och vinstförluster och underskott.

Dessutom kommer en framgångsrik övergång till produktion av 200 mm-enheter vid Mohawk Valley Fabrication (MVF) och optimering av utnyttjandet i Durham att kräva noggrannhet. Eventuella tekniska hinder eller förseningar kan leda till kapacitetsbrister som hindrar oss från att möta kundernas efterfrågan.

Wolfspeed kan komma att uppleva en återhämtning på längre sikt, men investerare bör komma ihåg att bolagets investeringsprognos fortfarande är betydligt högre än dess teoretiska intäkter. Detta kan göra bolaget sårbart för långvarig svaghet på viktiga marknader om investeringsprognosen inte kan sänkas och den operativa effektiviteten förbättras för att anpassa sig till de sänkta finansiella målen.

Strategi

STMicroelectronics, Wolfspeed, onsemi Rohm & ROHM har snabbt dragit nytta av den snabbt växande kiselkarbidindustrin (SiC) genom att snabbt hoppa på tåget för elfordon (EVs). Kraftelektronik i SiC spelar en viktig roll för att öka prestandan; deras lägre elektriska förluster möjliggör tunnare kablage och mindre komponenter, vilket bidrar till att minska tillverkningskostnaderna samtidigt som fordonens räckvidd ökar.

Wolfspeed, marknadsledaren för SiC-substrat och epiwafers i USA, står för närvarande under press att förbättra sina finansiella nyckeltal trots optimistiska marknadsutsikter. Ökad efterfrågan på SiC-enheter från laddningsstationer för elfordon samt säkerhetssystem driver intäktstillväxten för dem.

För att uppnå detta mål måste bolaget fokusera på att förbättra driften och byggandet vid fabriken i Mohawk Valley på 200 mm och materialanläggningen i Siler City på 445 hektar, samt sätta upp realistiska mål och investeringar för att förhindra ytterligare kapitalanskaffningar som späder ut aktieägarvärdet.

Dessutom bör företagen överväga att förvärva aktörer med betydande immateriella tillgångar i senare led av SiC-leverantörskedjan, t.ex. inom förpackning av kraftmoduler och enhetsteknologier (t.ex. plana MOSFETs och dioder i SiC). Tyvärr har M&A-aktiviteten inom halvledarindustrin begränsats av låga värderingar, vilket gör det mycket svårt att förhandla fram gynnsamma avtalsvillkor.