MOSFETs av kiselkarbid för elbilar och förnybar energi

Tekniska framsteg är händelser som inträffar en gång i generationen för halvledarföretag, och de som accepterar dem kommer att kunna skörda enorma vinster.

Cree, numera Wolfspeed, kommer att gynnas av trenden mot kiselkarbidbaserade kraftkretsar. Deras innovationer inom konstruktion och produktion gör att de kan tillverka mindre chip med samma effekt på varje wafer - vilket ökar kapaciteten per wafer.

Strömförsörjningsenheter

Wolfspeeds MOSFET:er i kiselkarbid är en integrerad del av kraftsystemen i elfordon och erbjuder samma höga verkningsgrad som MOSFET:er i kisel (Si), men med lägre spänningsförlust och temperaturtålighet samt lägre kylbehov för drift under extrema miljöförhållanden - vilket ger mindre konstruktioner med lägre kostnad per watt.

Wolfspeed Technologies grundades ursprungligen som Cree 1987 och har sedan dess varit världsledande när det gäller att använda kiselkarbidteknik för att främja effektiv energianvändning och säkerställa en hållbar framtid. Deras produktlinjer omfattar material för elfordon och enheter för snabbladdning, lagring av förnybar energi, behov av lagringskapacitet och mycket mer - genom hårt arbete, samarbete och passion för innovation frigörs möjligheter att förändra vår värld för gott.

Efter att ha slutfört försäljningen av verksamheten för belysningsprodukter kommer RF Micro Devices Inc att fokusera på sina kärnverksamheter inom halvledare, RF/GaN krafthalvledare och EM. För att möta den förväntade efterfrågan utökar företaget kapaciteten genom att bygga en ny fabrik för 200 mm-material i Durham och utöka Mohawk Valley-fabriken i Marcy, NY.

Durham i North Carolina kommer snart att bli hem för världens största fabrik för kiselkarbidmaterial. Fabriken kommer att specialisera sig på att tillverka 200 mm wafers som är 1,7 gånger större än 150 mm wafers, vilket ger fler SiC-chips på varje enhet.

Lagring av energi

Energilagring är en oumbärlig teknik som gör det möjligt för förnybara energisystem som sol och vind att bli mer kostnadseffektiva och effekttäta, samt att minska kostnader och storlekar på bostads-, kommersiell och allmännyttig nivå. Från Schottky-dioder till högeffektsmoduler som moduler i WolfPACK-serien erbjuder Wolfspeed en rad SiC-kraftkomponenter som är utformade för att hjälpa systemkonstruktörer att bygga mer robusta och tillförlitliga system som uppfyller nya effektivitetsstandarder.

Wolfspeed, som är världens ledande leverantör av kraftkomponenter i kiselkarbid, arbetar nära sina kunder för att underlätta övergången från kisel till SiC. Wolfspeed kommer att utöka sin kapacitet att tillhandahålla SiC-wafers och halvledare vid sitt nya John Palmour Manufacturing Center för kiselkarbid i Chatham County North Carolina ("JP"), som kommer att vara 10 gånger större än deras befintliga 200 mm fabrik i Durham NC som en del av IPCEI (Industrial Research & Development Initiative).

Renesas insättning på $2 miljarder kommer att bidra till att finansiera både JP och pågående kapacitetsutbyggnadsprojekt, som att bygga världens största 200 mm kiselkarbidmaterialfabrik på Durham campus, som för närvarande är under uppbyggnad. Renesas tillkännagav nyligen också sitt strategiska partnerskap med ZF för att gemensamt utveckla och samfinansiera en IPCEI-fabrik i Saarland, Tyskland, som kommer att ha 200 mm tillverkning. Denna anläggning kommer att bli Europas första kommersiella anläggning för kraftelektronik.

Kraftelektronik med brett bandgap

Effekthalvledare med brett och ultrabrett bandgap revolutionerar hur elektroniska enheter fungerar. Jämfört med vanliga kiselhalvledare är krafthalvledare med brett bandgap mindre och klarar högre strömmar samtidigt som de minskar kopplings- och ledningsförlusterna, vilket gör det möjligt för systemkonstruktörer att uppnå ökad energieffektivitet och högre effekttäthet i högvolymstillämpningar som elfordon, lagringsanläggningar för förnybar energi, infrastruktur för laddningsinfrastruktur och industriell strömförsörjning; de är till och med till nytta för tåg- och traktionsmotorer!

Som exempel kan nämnas att kraftmoduler utrustade med Wolfspeeds SiC MOSFET:er kan minska både storlek och vikt samtidigt som de ökar effekten med 67% för en växelriktare för elfordon - vilket hjälper biltillverkare att förlänga räckvidden.

SiC-transistorer möjliggör mer kompakta och effektiva kraftsystem för järnvägsvagnar genom att fungera vid högre spänningar och temperaturer samtidigt som prestandan förbättras - vilket leder till lägre kapital- och driftskostnader.

Wolfspeed, som är den ledande leverantören av krafthalvledare med brett bandgap, har en uppskattad pipeline på $40 miljarder och fortsätter att i ökande takt ta emot design-ins (kundåtaganden att köpa produkter som används som en indikator för att förutse långsiktig efterfrågan och framtida intäkter). För att möta de växande marknadsbehoven ökar Wolfspeed snabbt kapaciteten genom nya fabriker och anläggningar för att möta kundernas efterfrågan.

Fordon

När allt fler fordonstillverkare vänder sig mot elfordon har kraftelektronik av kiselkarbid snabbt implementerats för att ge högre prestanda, längre räckvidd och snabbare laddningsmöjligheter - och kiselkarbid kan bli en integrerad del av deras strategi.

Elfordon arbetar med flera olika spänningar: framdrivningssystem, värme/AC/fönsterhissar etc. måste alla strömförsörjas i realtid av DC/DC-enheten ombord; kiselkarbidkomponenter i denna enhet möjliggör drift med högre spänning samtidigt som de är mer energieffektiva och tillförlitliga än sina kiselbaserade motsvarigheter.

Den globala fordonsledaren General Motors valde Wolfspeed som sin partner. I april 2023 undertecknade båda parter ett Assurance of Supply ProgramTM -avtal som ger långsiktig tillgång till Wolfspeeds halvledarprodukter som används i framtida EV-modeller från General Motors Ultium Drive-enhet.

Mercedes-Benz använder också Wolfspeeds XM3 kraftmoduler i kiselkarbid i sina prisbelönta elmotorer och växelriktare, med mycket låga switchförluster, minimalt motstånd och hög effekttäthet som hjälper till att maximera effektiviteten och samtidigt förlänga batteriets livslängd. Modulerna tillverkas vid Wolfspeeds toppmoderna Mohawk Valley Fab i Marcy, New York, som har världens största anläggning för tillverkning av 200 mm kiselkarbidenheter - vilket avsevärt ökar produktionskapaciteten - och hjälper till att maximera effektiviteten samtidigt som batteritiden förlängs samtidigt som effektiviteten maximeras samtidigt som batteritiden förlängs samtidigt som batteritiden ökar samtidigt som effektiviteten ökar - två viktiga aspekter för att maximera batteriets prestanda respektive förlänga batteriets livslängd.

sv_SESwedish
Bläddra till toppen