碳化硅由于能够处理更高的电压要求,已成为功率半导体应用中越来越受欢迎的材料选择。博世最近投资约 15 亿美元对其位于加利福尼亚州 Roseville 的工厂进行升级,并开始生产 200 毫米晶圆上的碳化硅芯片。
英飞凌科技和 Onsemi 等其他主要芯片制造商也在扩大产能,以充分利用宽带隙技术降低成本和提高效率的潜力。
狼速
Wolfspeed 公司是碳化硅半导体技术的先驱,将在各个关键市场引领传统硅芯片的过渡。凭借先发优势和广泛的专利组合,该公司已拥有众多大客户,同时还在建设新工厂以满足日益增长的需求;此外,Wolfspeed 还与原始设备制造商签订了重要合同,从而推动了公司的快速扩张。
Wolfspeed 公司开发了一种创新工艺,用于将碳化硅晶体培育成晶片,然后加工成芯片,使这些芯片比传统硅芯片更高效,能够在更高电压下工作,从而减少电损耗,延长电动汽车的电池寿命。此外,碳化硅晶体的额定功率更高,因此布线更细,元件更小,进一步降低了制造成本和重量。
Wolfspeed 还在与一家主要汽车供应商签署长期供应协议方面取得了重大进展,为最近与瑞萨和英飞凌签署的协议提供了支持,同时推动了其长期增长战略取得重大进展。为了满足对碳化硅芯片日益增长的需求,Wolfspeed 正在扩建其设施,包括在其北卡罗来纳州达勒姆总部建造一座耗资数十亿美元的材料工厂,该工厂将把产能提高十倍,生产的晶圆大于目前半导体制造中使用的 150 毫米(8 英寸)晶圆。
这项投资将提高产量,降低成本,从而提高盈利能力。此外,他们还为员工提供具有竞争力的福利待遇,如医疗和退休计划。
Wolfspeed 的投资大大扩大了其在电源设备行业的市场份额,吸引了更多的投资,收入增长速度也高于同行业。他们预计公司将在未来几年内迅速扩张,并将获得可观的利润;然而,这项投资需要大量资金,可能会在初期导致负的自由现金流,但随着设施的建设,情况会有所改善。
意法半导体
意法半导体(STMicroelectronics)是一家设计和生产各种产品的国际半导体公司。公司的历史可追溯到 60 多年前,在工业和消费电子行业都拥有强大的影响力,是这些行业的主要供应商之一。意法半导体的工厂遍布全球,包括意大利卡塔尼亚、马来西亚麻坡、中国深圳、新加坡,并在纽约和巴黎证券交易所上市,便于全球采购。
经过广泛的研发努力,意法半导体于 2004 年推出了首款碳化硅器件,此后又陆续推出了中高压 SiC 二极管、MOSFET 和其他功率半导体产品组合。此外,意法半导体还为特定应用提供基于碳化硅的定制电源管理解决方案。
目前,卡塔尼亚和宏茂桥的 STPOWER SiC 产品生产由两条 150 毫米晶圆生产线组成;最终产品的组装和测试分别在深圳和布斯库拉的后端生产基地进行。展望未来,计划将产能提高到 200 毫米,同时到 2024 年将内部基板采购量提高到 40%。
与硅器件相比,碳化硅功率器件具有若干显著优势,包括更高的效率、更快的开关时间、更低的损耗和更少的热管理需求。因此,这些特性使碳化硅器件成为许多电源管理应用(尤其是电动汽车和工业流程等高增长市场)的理想之选,而且无需进行重大修改即可轻松应用于现有设计中,从而缩短了周转时间并显著节约了成本。
用于汽车的碳化硅动力解决方案通过创造更小、更轻、更紧凑的设计,同时提高将电能转化为动力的效率和成本效益,为设计带来了革命性的变化。此外,它们还开创了新的绿色动力技术。
意法半导体围绕碳化硅技术成功创建了一个全球生态系统,这项最新投资进一步彰显了意法半导体的承诺。该工厂将配备先进的加工工具和一条新的晶圆生产线,使意法半导体有能力为客户提供各种碳化硅器件。
半导体
与硅技术相比,碳化硅(SiC)半导体具有宽带隙、稳定的晶格结构和出色的导热性,因此已成为电动汽车(EV)电源电路不可或缺的一部分。此外,碳化硅与硅不同,硅会随着时间的推移在辐射照射下退化,而碳化硅仍然适用于太空和核应用,这进一步推动了对碳化硅芯片的需求。
碳化硅(SiC)是一种多功能材料,能够承受高温、高电压和高频率,这些特性使其适用于转换器、逆变器、电源和电池充电器等电力电子设备。预计到 2027 年,SiC 芯片的全球市场份额将达到 139 亿美元,其中电力电子产品的市场份额最高,因为电动汽车对芯片的需求越来越大。
Microchip 是业界领先的碳化硅产品供应商。其大量分立和模块产品广泛应用于汽车、工业、交通和电信领域,如汽车、工业机械和电信。公司总部位于美国,自 1996 年起开始全球运营,主要业务包括设计、开发和制造电子元件,以实现长期可靠性、降低成本和减小尺寸;以及提供全面的服务和支持组合,包括设计服务、培训课程和技术支持。
一些芯片制造商因 COVID-19 大流行和经济增长放缓而陷入困境,而另一些则通过电动汽车的销售找到了出路。这种趋势刺激了对开发新技术的投资增长;因此,各公司正在为满足功率半导体需求的增长做好准备。
安森美半导体是首屈一指的碳化硅半导体供应商,连续多年收入和盈利强劲。公司斥巨资在韩国富川建造了一座先进的晶圆厂,该厂每年将生产超过一百万片 200 毫米晶圆;此外,公司还在全球运营着数家可生产碳化硅晶圆的工厂。首席执行官 Hassane El-Khoury 表示,如果需求继续扩大,可能会建设新的工厂,但他认为,要想有效地扩大生产规模,就必须专注于现有的生产基地。
GT 先进技术公司
GT Advanced Technologies 成立于 1994 年,是一家致力于为太阳能、发光二极管 (LED)、电子和光电行业生产材料和晶体生长设备的技术公司。GT 生产多晶硅加工系统和灯丝生产系统、三氯硅烷反应器、蓝宝石晶体生长炉以及碳化硅产品和服务,如晶圆就绪的 150 毫米和 200 毫米碳化硅;此外还为功率半导体和光电市场提供创新技术解决方案。
GT Advanced的总部位于新罕布什尔州哈德逊市。2018年6月26日,GT Advanced庆祝其最先进的碳化硅(SiC)制造厂盛大开业。当地和联邦官员以及员工和股东出席了开业典礼。该工厂将生产大量用于大功率电子应用的碳化硅。
随着对 SiC 芯片需求的激增,Onsmi 收购 GT Advanced 标志着垂直整合的回归。要生产碳化硅芯片,像 Onsemi 这样的公司必须首先从有限的几家生产商之一采购称为晶圆的原材料圆片;在与 GT Advanced 达成交易之前,总部位于凤凰城的 Onsemi 公司只使用 Cree 公司(CREE)的原材料圆片。
碳化硅是下一代半导体的重要组成部分,可为电动汽车、充电基础设施、能源基础设施和能源基础设施等众多应用提供技术优势和系统效率。通过合作,安森美和 GTAT 专家可以加快 SiC 的开发,同时满足客户对更智能的功率器件快速增长的需求,为可持续生态系统做出贡献。