Силициево-карбидни MOSFET-и за електромобили и възобновяема енергия

Технологичният напредък е събитие, което се случва веднъж на поколение за предприятията за полупроводници, и тези, които го приемат, могат да получат огромни печалби.

Cree, сега Wolfspeed, се възползва от тенденцията за създаване на захранващи устройства от силициев карбид. Техните иновации в дизайна и производството на устройствата им позволяват да произвеждат по-малки чипове с еднаква мощност на всяка пластинка - по този начин се увеличава капацитетът на една пластинка.

Захранващи устройства

Силициево-карбидните MOSFET-и на Wolfspeed са неразделен компонент на захранващите системи на електрическите превозни средства, като предлагат висока ефективност, подобна на тази на силициевите (Si) MOSFET-и, но с намалени загуби на напрежение и температурна устойчивост, както и с по-малко нужда от охлаждане за работа в екстремни условия на околната среда - което води до по-малки конструкции с по-ниска цена на ват.

Wolfspeed Technologies е основана първоначално като Cree през 1987 г. и оттогава е водеща в света в прилагането на технологиите на силициевия карбид за насърчаване на ефективното използване на енергия и осигуряване на устойчиво бъдеще. Техните продуктови линии обхващат материали и устройства за бързо зареждане на електрически превозни средства, съхранение на енергия от възобновяеми източници, нужди от капацитет за съхранение и други - използвайки упорита работа, сътрудничество и страст към иновациите, за да разгърнат възможностите за трансформиране на нашия свят за добро.

След като завърши продажбата на бизнеса си с осветителни продукти, RF Micro Devices Inc ще се съсредоточи върху основните си бизнеси с полупроводници RF/GaN захранващи полупроводници и ЕМ. За да отговори на очакваното търсене, компанията разширява капацитета си с изграждането на нова фабрика за 200 мм материали в Дърам и разширяването на фабриката в долината Мохок в Марси, Ню Йорк.

Дърам, Северна Каролина, скоро ще стане дом на най-голямата фабрика за производство на материали от силициев карбид в света. Тя ще се специализира в производството на 200-милиметрови пластини, които са 1,7 пъти по-големи от 150-милиметровите, за повече SiC чипове във всяко устройство.

Съхранение на енергия

Съхранението на енергия е незаменима технология, която дава възможност на системите за възобновяема енергия като слънчевата и вятърната да станат по-рентабилни и с по-голяма плътност на мощността, както и да се намалят разходите и размерите им на битово, търговско и комунално ниво. От диоди на Шотки до модули с висока мощност, като например модулите от серията WolfPACK, Wolfspeed предлага набор от SiC захранващи устройства, предназначени да помогнат на системните дизайнери да изградят по-стабилни и надеждни системи, които отговарят на развиващите се стандарти за ефективност.

Wolfspeed, като водещ световен доставчик на захранващи устройства от силициев карбид, работи в тясно сътрудничество с клиентите, за да улесни този преход от силиций към SiC. Wolfspeed ще разшири капацитета си за предоставяне на SiC пластини и полупроводници в новия си производствен център за силициев карбид "Джон Палмур" в окръг Чатъм, Северна Каролина ("JP"), който ще бъде 10 пъти по-голям от съществуващата 200-милиметрова фабрика в Дърам, Северна Каролина, като част от рамката на IPCEI (Industrial Research & Development Initiative).

Депозитът на Renesas в размер на $2 милиарда евро ще помогне за финансирането както на проектите за СП, така и на текущите проекти за разширяване на капацитета, като например изграждането на най-големия в света завод за производство на 200-милиметрови материали от силициев карбид в кампуса в Дърам, който в момента е в процес на изграждане. Наскоро Renesas обяви и стратегическото си партньорство с ZF за съвместно разработване и съфинансиране на фабрика за устройства IPCEI в Саарланд, Германия, която ще включва производство на 200 мм устройства. Това съоръжение ще бъде първото търговско съоръжение за силова електроника в Европа.

Широколентова силова електроника

Силовите полупроводници с широка и свръхширока разделителна ивица революционизират начина на работа на електронните устройства. В сравнение със стандартните силициеви силови полупроводници, широколентовите устройства са по-малки и могат да работят с по-голям ток, като същевременно намаляват загубите при превключване и проводимост; това позволява на системните дизайнери да постигнат по-висока енергийна ефективност и по-голяма плътност на мощността в широкомащабни приложения, като например електрически превозни средства (EV), съоръжения за съхранение на възобновяема енергия, инфраструктури за зареждане и промишлени захранвания; те са от полза дори за влаковите и тяговите задвижвания!

Като пример, захранващите модули, оборудвани с Wolfspeed SiC MOSFET, могат да намалят размера и теглото си, като същевременно увеличат мощността с 67% за инвертор за електрически превозни средства - помагайки на производителите на автомобили да удължат пробега им.

Транзисторите SiC позволяват по-компактни и ефективни системи за захранване на железопътни вагони, като работят при по-високи напрежения и температури, като същевременно подобряват производителността - което води до намаляване на капиталовите и оперативните разходи.

Wolfspeed, като водещ доставчик на силови полупроводници с широка лента, разполага с възможности на стойност около $40 милиарда и продължава да увеличава броя на проектираните продукти (ангажименти на клиентите за закупуване на продукти, използвани като индикатор за прогнозиране на дългосрочното търсене и бъдещите приходи). За да отговори на нарастващите пазарни нужди, Wolfspeed бързо увеличава капацитета си чрез фабрики и съоръжения на зелено, за да отговори на търсенето на клиентите.

Автомобилна индустрия

Тъй като все повече производители на оригинално оборудване за автомобили се насочват към електрически превозни средства (ЕПС), силовата електроника от силициев карбид бързо се внедрява, за да осигури по-висока производителност, по-дълъг пробег и по-бързо зареждане - и силициевият карбид може да стане неразделна част от тяхната стратегия.

Електрическите превозни средства работят с множество напрежения: задвижващата система, отоплението/климатиците/прозоречните асансьори и т.н. - всички те трябва да се захранват в реално време от блока DC/DC на борда; устройствата от силициев карбид в този блок позволяват работа с по-високо напрежение, като същевременно са по-енергийно ефективни и надеждни от аналозите си на силициева основа.

Световният автомобилен лидер General Motors избра Wolfspeed за свой партньор. През април 2023 г. двете страни подписаха споразумение Assurance of Supply ProgramTM, което осигурява дългосрочен достъп до полупроводникови продукти на Wolfspeed, използвани в бъдещите модели електрически автомобили от звеното Ultium Drive на General Motors.

Mercedes-Benz също така използва захранващите модули XM3 от силициев карбид на Wolfspeed в своите награждавани електрически двигатели и инвертори, които се отличават с много ниски загуби при превключване, минимално съпротивление и висока плътност на мощността, което спомага за максимална ефективност и удължаване на живота на батерията. Произведени в най-модерната фабрика на Wolfspeed в долината Мохок в Марси, Ню Йорк, която разполага с най-голямата в света фабрика за производство на 200-милиметрови устройства от силициев карбид - което значително увеличава производствения им капацитет - модулите спомагат за постигане на максимална ефективност при удължаване на живота на батерията при максимална ефективност при удължаване на живота на батерията при едновременно увеличаване на продължителността на живота на батерията при увеличаване на ефективността - два ключови аспекта за постигане на максимална ефективност на батерията и съответно удължаване на живота на батерията.