Výrobci čipů z karbidu křemíku

Karbid křemíku se stává stále oblíbenějším materiálem pro výkonové polovodičové aplikace díky své schopnosti zvládat vyšší napěťové nároky. Společnost Bosch nedávno investovala odhadem 1,5 miliardy dolarů do modernizace svých zařízení v Roseville v Kalifornii a začala vyrábět čipy SiC na 200mm destičkách.

Další významní výrobci čipů, jako například Infineon Technologies a Onsemi, rovněž rozšiřují své výrobní kapacity, aby plně využili potenciál technologie širokého pásma pro snížení nákladů a zvýšení efektivity.

Wolfspeed

Společnost Wolfspeed je průkopníkem technologie polovodičů z karbidu křemíku a stojí v čele jejího přechodu z tradičních křemíkových čipů na různých klíčových trzích. Společnost se může pochlubit výhodou prvního hráče a rozsáhlým portfoliem patentů a již nyní se může pochlubit významnými zákazníky, přičemž buduje nové závody, aby uspokojila rostoucí poptávku; společnost Wolfspeed navíc uzavřela významné smlouvy s výrobci OEM, které podporují její rychlou expanzi.

Společnost Wolfspeed vyvinula inovativní proces kultivace krystalů karbidu křemíku do podoby destiček, které se následně zpracovávají na čipy, díky čemuž jsou tyto čipy účinnější než běžné křemíkové čipy a mohou pracovat při vyšším napětí, což vede ke snížení elektrických ztrát a prodloužení životnosti baterií pro elektromobily. Jejich vyšší výkon navíc umožňuje tenčí zapojení a menší součástky - což dále snižuje výrobní náklady a hmotnost.

Společnost Wolfspeed také učinila významný pokrok směrem k podpisu dlouhodobé dohody o dodávkách s jedním z hlavních dodavatelů pro automobilový průmysl, čímž podpořila nedávno podepsané dohody se společnostmi Renesas a Infineon a zároveň dosáhla významného pokroku v rámci své dlouhodobé strategie růstu. Aby společnost Wolfspeed uspokojila rostoucí poptávku po svých čipech z karbidu křemíku, rozšiřuje svá zařízení, včetně výstavby továrny na výrobu materiálů v hodnotě několika miliard dolarů ve svém sídle v Durhamu v Severní Karolíně, která desetinásobně zvýší výrobní kapacitu a bude vyrábět větší než 150mm (8 palců) destičky, které se v současnosti používají při výrobě polovodičů.

Tato investice zlepší výnosy a sníží náklady, čímž se zvýší ziskovost. Kromě toho nabízí svým zaměstnancům konkurenceschopné balíčky výhod, jako jsou zdravotní a penzijní plány.

Společnost Wolfspeed díky svým investicím významně rozšířila svůj podíl na trhu v odvětví napájecích zařízení, přitáhla více investic a zaznamenala rychlejší růst tržeb než její odvětví. Očekávají, že jejich společnost v příštích letech zažije rychlou expanzi a měla by dosahovat značných zisků; tyto investice však vyžadují obrovské množství kapitálu, což může zpočátku vést k záporným volným peněžním tokům, které by se však měly zlepšit, jakmile bude jejich zařízení vybudováno.

STMicroelectronics

STMicroelectronics je mezinárodní polovodičová společnost, která navrhuje a vyrábí širokou škálu produktů. Společnost má více než 60leté kořeny a může se pochlubit silným postavením v průmyslu i v odvětví spotřební elektroniky; je jedním z jejich hlavních dodavatelů. Společnost STMicroelectronics provozuje továrny po celém světě - v italské Catanii, malajsijském Muaru, čínském Šen-čenu a Singapuru - a je kótována na burzách v New Yorku a Paříži, což umožňuje snadný globální přístup.

Společnost STMicroelectronics uvedla na trh první zařízení z karbidu křemíku v roce 2004 po rozsáhlém výzkumu a vývoji a od té doby buduje své portfolio středně a vysokonapěťových SiC diod, MOSFETů a dalších výkonových polovodičů. Kromě toho STM nabízí vlastní řešení pro řízení napájení na bázi SiC navržená pro konkrétní aplikace.

Současná výroba SiC produktů STPOWER v Catanii a Ang Mo Kio sestává ze dvou linek na 150mm plátky; montáž a testování finálních produktů probíhá v koncových závodech v Šen-čenu, respektive v Bouskouře. Do budoucna se počítá s navýšením kapacity pro výrobu 200mm destiček při současném zvýšení interních zdrojů substrátů na 40% do roku 2024.

Napájecí zařízení na bázi SiC mají oproti křemíkovým zařízením několik výrazných výhod, včetně vyšší účinnosti, rychlejších spínacích časů, nižších ztrát a nižších nároků na tepelný management. Díky těmto vlastnostem jsou zařízení SiC ideální pro mnoho aplikací řízení napájení - zejména pro rychle rostoucí trhy, jako je e-mobilita a průmyslové procesy - a zároveň je lze snadno implementovat do stávajících návrhů bez výrazných úprav, což vede k rychlým časům realizace a výrazným úsporám nákladů.

Napájecí řešení na bázi karbidu křemíku pro použití v automobilovém průmyslu přinášejí revoluční změny v konstrukci, protože umožňují vytvářet menší, lehčí a kompaktnější konstrukce a zároveň zvyšují účinnost a nákladovou efektivitu přeměny elektrické energie na pohyb. Jsou také průkopníky nových ekologičtějších technologií napájení.

Společnost STMicroelectronics úspěšně vytvořila globální ekosystém kolem technologie karbidu křemíku a tato nejnovější investice tento závazek jen podtrhuje. Továrna bude vybavena pokročilými nástroji pro zpracování a novou linkou na výrobu plátků, což společnosti STMicroelectronics umožní nabízet svým zákazníkům širokou škálu zařízení z karbidu křemíku.

O polovodičích

Polovodiče z karbidu křemíku (SiC) se staly nepostradatelnou součástí napájecích obvodů elektromobilů (EV) díky své široké pásové mezeře, stabilní mřížkové struktuře a vynikající tepelné vodivosti ve srovnání s křemíkovou technologií. Na rozdíl od křemíku, který časem degraduje vlivem radiace, je navíc SiC stále vhodný pro kosmické a jaderné aplikace - což ještě více zvyšuje poptávku po čipech SiC.

Karbid křemíku (SiC) je univerzální materiál, který je schopen odolávat vysokým teplotám, napětím a frekvencím, což jsou vlastnosti, díky nimž je vhodný pro zařízení výkonové elektroniky, jako jsou měniče, střídače, napájecí zdroje a nabíječky baterií. Předpokládá se, že do roku 2027 dosáhne celosvětová hodnota čipů SiC $13,9 miliardy, přičemž největší podíl na trhu bude mít výkonná elektronika, a to kvůli rostoucí potřebě elektrických vozidel, která vyžadují výkonnější čipy.

Společnost Microchip je předním dodavatelem produktů z karbidu křemíku v oboru. Její širokou škálu diskrétních a modulárních produktů lze nalézt v automobilových, průmyslových, dopravních a telekomunikačních aplikacích - například v automobilech, průmyslových strojích a telekomunikacích. Společnost sídlí v USA a působí celosvětově od roku 1996 a její hlavní činností je navrhování, vývoj a výroba elektronických součástek zaměřených na dlouhodobou spolehlivost při snížených nákladech a rozměrech; a také komplexní portfolio služeb a podpory včetně návrhářských služeb, školení a technické pomoci.

Někteří výrobci čipů mají potíže kvůli pandemii COVID-19 a pomalému hospodářskému růstu, jiní nacházejí úlevu v prodeji elektromobilů. Tento trend podnítil zvýšené investice do vývoje nových technologií; v důsledku toho se společnosti připravují na uspokojení zvýšených požadavků na výkonové polovodiče.

Společnost ON Semiconductors je předním dodavatelem polovodičů SiC a již několik let po sobě vykazuje vysoké tržby a zisky. Společnost investovala značné prostředky do moderní továrny v jihokorejském Bucheonu, která bude ročně vyrábět více než milion 200mm destiček; kromě toho provozuje po celém světě několik továren, které mohou vyrábět SiC destičky. Generální ředitel Hassane El-Khoury uvedl, že pokud se poptávka bude i nadále zvyšovat, mohou být postaveny nové továrny, ale věří, že zaměření se na stávající závody je cestou k efektivnímu rozšíření výroby.

Pokročilé technologie GT

Společnost GT Advanced Technologies byla založena v roce 1994 jako technologická společnost zabývající se výrobou materiálů a zařízení pro růst krystalů pro solární průmysl, světelné diody (LED), elektroniku a optoelektroniku. Společnost GT vyrábí systémy pro zpracování polykřemíku a systémy pro výrobu vláken, trichlorsilanové reaktory, pece pro pěstování safírových krystalů a také produkty a služby z karbidu křemíku, jako je 150mm a 200mm SiC připravený pro výrobu destiček, a dále poskytuje inovativní technologická řešení pro trhy s výkonovými polovodiči a optoelektronikou.

Sídlo společnosti GT Advanced se nachází v Hudsonu ve státě New Hampshire. Dne 26. června 2018 společnost GT Advanced slavnostně otevřela svůj nejmodernější výrobní závod na karbid křemíku (SiC). Zúčastnili se ho místní a federální představitelé i zaměstnanci a akcionáři. Tento závod bude vyrábět velké množství SiC pro použití ve vysoce výkonné elektronice.

Akvizice společnosti GT Advanced firmou Onsemi signalizuje návrat k vertikální integraci, protože poptávka po čipech SiC prudce roste. Pro výrobu SiC čipů musí společnosti jako Onsemi nejprve získat surové disky zvané wafery od jednoho z omezeného počtu výrobců; před uzavřením dohody s GT Advanced ve Phoenixu využívala společnost Onsemi výhradně produkty společnosti Cree Inc (CREE).

Akvizice společnosti GTAT rozšiřuje možnosti společnosti Onsemi při zajišťování a rozšiřování dodávek SiC, který je nezbytnou součástí polovodičů nové generace, jež přinášejí technické výhody a systémovou efektivitu v mnoha aplikacích včetně elektrických vozidel, nabíjecí infrastruktury, energetické infrastruktury a infrastruktury pro energetiku. Společnou prací mohou odborníci společností onsemi a GTAT urychlit vývoj SiC a zároveň uspokojit rychle rostoucí požadavky zákazníků na inteligentnější energetická zařízení, která přispívají k udržitelným ekosystémům.