Wolfspeed 碳化硅功率器件

Wolfspeed 开发的宽带隙半导体材料和功率器件可用于电动汽车、快速充电站、5G 网络、可再生能源应用、航空航天和国防项目以及可再生能源项目。Wolfspeed 目前在 SiC（碳化硅）功率器件生产领域处于世界领先地位。

John Palmour 碳化硅制造中心建设项目将使该公司的材料生产能力提高两倍，以满足对碳化硅产品不断增长的需求。

什么是碳化硅？

碳化硅（SiC）是一种由等量的硅和碳组成的晶体材料。这种坚硬耐用的材料具有良好的耐高温性能，可用于喷砂、砂轮、炉件、陶瓷和工程产品等工业应用。

由于其原子结构，SiC 是一种有效的半导体材料。这使得电子可以轻松地在价带和导带之间移动，从而使电子设备的导电效率远远高于绝缘体或金属等材料。

碳化硅具有惊人的耐压性，是硅的 10 倍，甚至超过了目前在电力电子应用中广泛使用的氮化镓。这使得碳化硅成为电动汽车、快速充电站和可再生能源逆变器等应用的绝佳材料选择。

碳化硅的硬度、耐用性和耐腐蚀性使其能够用于要求苛刻的工程应用，如泵轴承、阀门、喷砂喷射器和挤压模具。此外，碳化硅的高熔点和低热膨胀特性使其成为冶金制造或航空航天等行业高温应用的绝佳材料选择。

碳化硅有哪些优点？

碳化硅因其硬度、刚度、导热性、低膨胀率和导热性而广为人知，这些特性使其成为大型望远镜反射镜的理想材料，如赫歇尔太空望远镜和盖亚天文台望远镜上的反射镜。[40] 这两个设施都使用了碳化硅反射镜。

碳化硅是一种难以加工的材料；晶体必须在极高的温度下（约为太阳温度的一半）生长，然后再切割成圆形晶片，Wolfspeed 要么出售给其他半导体制造商，要么自己在纽约和北卡罗来纳州的工厂制造成芯片。

Wolfspeed 功率半导体比标准硅芯片更节能，目前正被电动汽车牵引逆变器用于延长续航里程，以及用于快速充电基础设施和工业电源。

在取得成功后，该公司又获得了 $5 亿美元的资金，以支持其产能扩张计划。这项投资包括在北卡罗来纳州达勒姆建造一座高度自动化的 200 毫米晶圆设备制造厂，它将成为世界上最大的碳化硅材料工厂。此外，采埃孚还宣布成立一个耗资数百万美元的联合研究中心，专门研究碳化硅系统和器件，旨在通过应对电动汽车和可再生能源系统层面的现实挑战，加速突破性创新。

碳化硅是如何制造的？

碳化硅是由小分子中的碳原子和硅原子结合形成的，这些小分子组装成各种晶体结构，其中最稳定的是立方晶体（b-SiC）。如果需要，也存在多晶型。

众所周知，碳化硅非常坚硬耐用，具有金刚石般的强度。由于其独特的层状结构，SiC 还能在比传统硅芯片更高的温度下充当宽带隙半导体；轻松应对巨大的温度波动，使 SiC 成为电力电子应用的绝佳选择。

要生产碳化硅，必须先将碳化硅研磨成细粉，然后再与非氧化物烧结助剂（粘结剂）混合形成糊状物。粘合剂类型通常包括尿素或硝酸盐等有机化合物；然后，在高温高压下短时间烧结之前，将压实成形的糊状物压紧。

烧结完成后，生产出的碳化硅部件要经过严格的尺寸和机械性能（如拉伸强度和抗冲击性）质量检测。每个客户都必须进行认证，认证可在生产过程中的任何阶段进行。

Wolfspeed 的使命是什么？

Wolfspeed 半导体芯片采用碳化硅（SiC）制造，与同类硅芯片截然不同。碳化硅芯片能在更高温度下更有效地运行，甚至比硅芯片快 10 倍。

碳化硅技术以更小的空间和更低的成本提供更多的能量，使其在从电动汽车电池到太阳能生产等各个方面都大有用武之地。下面的信息图表重点介绍了碳化硅改变我们世界的一些方式。

Wolfspeed 已迅速成为碳化硅制造领域的全球领导者。其前身公司 Cree 是碳化硅技术商业化的先驱，并一直引领着器件设计和制造工艺的创新，生产出更小尺寸、更高性能的芯片。

最近，Wolfspeed 与通用汽车公司（纽约证券交易所代码：GM）签订了一项广泛的供应协议，为电动汽车动力传动系统提供功率器件，这些器件采用了 Wolfspeed 的碳化硅功率器件，以提高功率密度和续航能力。

此次合作标志着该公司向前迈出了关键一步，为其在电动汽车行业这一主要目标市场的拓展提供了坚实的平台。此外，他们还将继续增加 $148 亿美元的 "设计中"（Design-in）机会，并将扩大其莫霍克谷工厂（Mohawk Valley fab facility）的产能，该工厂是世界上第一个也是最大的 200 毫米碳化硅器件制造工厂，具有无懈可击的晶片质量和更高的产量。