Coherent 获得 $1 亿投资，用于开发电动汽车用碳化硅功率基板

位于宾夕法尼亚州萨克森堡的Coherent公司于4月8日宣布，日本汽车零部件供应商电装（DENSO）和三菱电机已向其碳化硅业务投资$1十亿，并在一家新成立的子公司中持有12.5%的非控股股权；该子公司将由Coherent新业务与宽禁带电子技术执行副总裁索海尔·汗（Sohail Khan）领导运营， 将负责运营该业务。.

什么是碳化硅（SiC）？

随着电动汽车需求的增长，制造商正加大对碳化硅（SiC）功率半导体芯片的投资，以降低成本并提高效率。事实证明，与硅（Si）器件相比，碳化硅器件在能源转换效率方面更具成本效益。.

与传统的硅（Si）相比，碳化硅（SiC）半导体能够以更高的频率进行开关，从而在提高速度和效率的同时降低功耗。此外，由于其发热量较低，电机能够吸收更多的能量，从而延长电池续航里程。.

尽管碳化硅（SiC）功率半导体具有诸多优势，但其更广泛的应用仍受限于成本和晶圆供应问题。 为解决这些问题，总部位于宾夕法尼亚州的激光器和电路开关制造商Coherent成立了一家专门从事SiC生产的子公司；Coherent希望此举能在2022年带来约10亿的收入增长。.

Coherent执行副总裁索海尔·汗将负责管理这家新成立的子公司，他已与两家日本电动汽车供应商——位于爱知县刈谷市的电装公司（DENSO Corp）和位于东京的三菱电机公司（Mitsubishi Electric Corp）——签署了长期供货协议，根据协议，两家公司将分别获得总计$500百万的股权，作为对该子公司的10亿总投资。.

电装将采用三菱电机的碳化硅基板，用于制造电动汽车（EV）动力系统中的逆变器，这些逆变器负责驱动和控制电机；同时，电装还将利用这些基板制造碳化硅（SiC）模块，用于将电流转换为可用能源。.

为了生产高质量的衬底，该子公司采用连续外延生长工艺，先形成一层连续的SiC c面材料，然后进行化学气相沉积（CVD）。最后，将衬底切割并加工成单个半导体芯片，用于生产。.

汗预计，到2025年，直径200毫米的基板将成为主流规格——届时，其生产线将投入运营，且所有必需的设备均已通过资格认证。.

应用

随着全球电动汽车（EV）的普及率激增，碳化硅在半导体领域的需求呈现指数级增长。 在功率转换器等高温、高频应用领域，这种材料相比传统硅具有显著优势。Coherent公司前身II-VI业务部门长期以来一直为该市场提供150毫米和200毫米基板以及外延片。.

由于碳化硅（SiC）具有优异的导热性，因此非常适合在恶劣环境中使用，适用于汽车、电信、航空航天和船舶电力系统以及工业电力转换器等应用领域。 SiC 能够承受这些设备内部的高温和严苛环境条件，从而降低了系统的总体成本、重量、体积和复杂性；此外，它还降低了散热需求，并支持采用更小占位面积的封装，从而提高了功率密度。.

SiC较低的核自旋密度也使其能够支持比金刚石更长的电子自旋退相干时间，这一点在最近一项利用SiC基态自旋的单电子自旋量子比特的研究中得到了证实：其预期T1时间为100微秒，而金刚石量子比特的T1时间仅为50微秒。.

利用电子配置为3d2的铬（Cr）缺陷进行的研究，成功制备了非简并的轨道三重态基态以及非简并的1E自旋单重态轨道双重态激发态，这两者之间的跃迁在自旋上被禁止；由此形成了具有较长衰减时间的低能隙，适用于量子通信应用。.

通过高能离子注入可在深层碳化硅中生成Cr⁴⁺，随后进行1800 degC退火处理，以稳定Cr⁴⁺并最大限度地降低光学活性背景噪声。在30 K下测得的非共振光致发光谱清晰地显示了Cr⁴⁺信号的检测结果，其具有高空间分辨率和强解耦特性。.

此次交易还使电装（DENSO）和三菱电机能够从科赫伦（Coherent）位于萨克森堡的工厂获得优质200毫米晶圆的可靠供应，以满足其对150毫米和200毫米基板的需求——这些基板是生产功率半导体器件所必需的，而这些器件能将纯电动汽车（BEV）的续航里程提升至传统硅芯片无法企及的水平。.

流程

Coherent公司已扩建其位于宾夕法尼亚州帕尔默镇的工厂，以满足日益增长的碳化硅芯片需求。该工厂生产用于电子电路的激光器和开关，并提供碳化硅晶圆——与基于硅的晶圆相比，这种晶圆能更有效地延长电动汽车的续航里程。.

这家美国公司已从两家供应采用碳化硅（SiC）功率器件产品的日本企业处获得$1十亿的投资，并同时签署了供货协议，这将加速其业务增长的资本计划。.

电装（DENSO）和三菱电机将各自持有新成立的子公司Silicon Carbide 12.5%的股份。两家公司均与该子公司签订了长期供货协议。这两家制造商均生产电子器件，包括SiC功率器件（如电动汽车用逆变器），在该类器件的生产商中均位列全球前列。.

与替代材料——传统硅相比，碳化硅具有更高的耐高温性和化学稳定性，同时还是一种更环保的材料。供应碳化硅基板的企业需要确保其产品在客户应用中具备长期可靠性。碳化硅正是满足这一要求的材料。.

阿贡国家实验室的研究人员开发了一种先进的制造工艺，该工艺利用原子气相沉积（APVD）技术在玻璃基板上沉积碳化硅层，从而生产出高品质的碳化硅晶圆——其纯度水平超过了当前的行业标准。.

科学家们还通过采用一种新方法——检测单个量子比特的自旋衰减并延长器件的相干时间——进一步改进了一种基于碳化硅（SiC）的量子传感器。 该方法将微波脉冲与磁共振的全电读出相结合，不仅提高了自旋衰减测量中的信噪比，还能够测量拉比自旋进动和相位消逝等特性。.

这项新技术有望在实验室中对化学和生物样本进行高通量、高分辨率的成像，从而更精确地诊断植物、动物和人类的疾病。科学家们预计，该技术还将有助于新药研发，以及对饮用水和食品中的污染物进行筛查。.

定价

成本长期以来一直是电动汽车制造的一大障碍，但随着新投资的注入以及高质量且经济实惠的基板计划投入商业化生产，这一局面或许很快就会改变。.

周二，Coherent公司宣布，日本企业电装（Denso）和三菱电机（Mitsubishi Electric）已向其位于宾夕法尼亚州萨克森堡的碳化硅业务投资$1十亿。 目前，两家公司各持有该$4十亿业务12.5%的股权，而Coherent保留75%的股权，并将该业务作为独立子公司自主运营；此外，此次交易还包括长期供货协议。.

该工厂生产的产品包括碳化硅半导体、激光器和开关等。其客户涵盖电信网络制造商、医疗设备制造商、航空航天/国防系统制造商、能源公司、半导体器件制造商以及研究实验室。尽管近期需求有所下降，但该公司预计到2024年将恢复增长。.

Coherent 的营收一直面临着来自工业、仪器和消费电子市场销售疲软、疫情后通信市场放缓以及中国市场复苏缓慢的威胁。 过去一年，该公司股价下跌了22%，而标普500电子元件指数则上涨了10%。.

许多公司都在研发碳化硅（SiC）功率电子芯片。这些芯片对于电动汽车的生产至关重要，因为它们能延长车辆的续航里程。遗憾的是，制造这些结构复杂且成本高昂的芯片既昂贵又复杂。因此，许多碳化硅生产商已采取重大举措来扩大产能；其中，德国的Wolfspeed表现尤为突出。.

该公司宣布将扩大采用高品质半绝缘SiC衬底的GaN-on-SiC射频功率放大器及其他微波器件的生产规模，这标志着SiC功率电子器件量产进程迈出了重要一步。 目前可提供的基板尺寸范围为直径150毫米至200毫米，其中200毫米规格预计将在2025年成为主流；相关生产线已建成，而用于加工这些更大尺寸基板的设备正在进行认证测试。.