投資50億美元，Wolfspeed建造世界上最大的碳化矽晶圓廠

Wolfspeed

將投資高達

50

億美元建造其聲稱將成為世界上最大的碳化矽

（SiC

）

材料工廠，以加強其對電動汽車

（EV）

未來關鍵的半導體供應。

該公司表示，新工廠將位於北卡羅來納州羅利市郊區，靠近其位於三角研究園的公司總部。

新工廠將幫助公司跟上未來幾年內外部對SiC 晶圓不斷增長的需求。由SiC 製成的功率 MOSFET 具有特殊的物理特性，使其能夠在調節或轉換電力時輸出更多功率並散發更少的熱量。這會帶來更好的功率密度和系統級效率——尤其是在更高的電壓下。

該公司正努力跟上對基於SiC 的功率 MOSFET 和其他晶片的需求增長，這主要是由於缺乏原材料和可將其加工成晶片的設施的產能。

Wolfspeed 總裁兼執行長Gregg Lowe 說：“對我們產品的需求繼續快速增長，而行業繼續受到供應限制。擴大我們的材料生產將進一步提高我們的市場領導地位，並使我們能夠更好地滿足客戶不斷增長的需求。”

Wolfspeed表示，第一階段的建設將於2024 年完成，耗資約 20 億美元。Wolfspeed 將在預計於 2030 年完成的第二階段中根據需要增加更多容量。

新設施最終可能在 450 英畝的場地上佔地超過 100 萬平方英尺，到2030 年創造 1，800 個工作崗位。據 Wolfspeed 稱，其在該場地的投資可能高達 50 億美元。

除了電動汽車，基於 SiC 的功率器件也被視為用於太陽能電池板、快速充電站、高壓工業電機驅動器和鐵路基礎設施的光伏（PV） 逆變器的關鍵組成部分。

實質性差異

SiC在電力電子領域的

潛力

很大程度上歸功於材料本身。

SiC 是一種寬頻隙半導體，這一特性使其能夠承受比矽MOSFET 更高的擊穿電壓（數千伏或大約10 倍於標準矽晶片所能承受的電壓）和更高的溫度（在某些情況下超過500°C），而矽MOSFET和IGBT已經主導了幾十年。

基於 SiC 的功率 MOSFET 是更高電壓下 IGBT 的替代品，因為它們降低了開關的開通和關斷損耗。與矽晶片相比，這有助於其卓越的能效。

SiC在高壓水平下提供更好的導通電阻（R DS（on） ），從而降低功率損耗和更高的電流密度，並在調節和將功率從一個電平轉換到另一個電平時產生更少的熱量。

開關速度也比他們正在取代的矽MOSFET 和 IGBT 更快。這一特點使你可以用更小的變換器和其他外圍被動元件來包。再加上其更好的能源效率，它們可以幫助減輕電源的重量和體積。

憑藉高效處理高壓和耐受高溫的能力，隨著越來越多的電動汽車上路，碳化矽正在取得進展。特斯拉率先在量產汽車中使用SiC 晶片。現在，其他主要汽車製造商也紛紛效仿。

今年年初，Wolfspeed 敲定了一項協議

，為美國汽車巨頭通用汽車

提供 SiC 器件，這些器件將控制未來電動汽車模型中的整合電力電子裝置。

每輛電動汽車都包含幾個主要的動力構建模組。但許多人希望在逆變器中使用SiC，將電池中的直流電轉換為交流電，以推動電動機轉動車輪，即使是很小的能效提升也會帶來巨大的收益。

反過來，它減少了電力電子裝置的功率損耗，從而擴大了電動汽車的範圍。作為替代方案，汽車公司可以在不犧牲續航里程的情況下使用更小、更便宜的電池製造電動汽車。

這些晶片也被用於電動汽車的車載充電器（OBC）。它們的省電能力轉化為更快的充電速度。

令人難以置信的硬度

新的Wolfspeed工廠將生產SiC錠，並將其轉化為200毫米晶圓，比長期以來一直占主導地位的150毫米晶圓大1。7倍。

更大的尺寸意味著每塊晶圓可切割出更多的功率晶片，在這個過程中，降低了SiC MOSFET更高的單件成本。該公司面臨的主要挑戰之一是確保SiC晶片可能帶來的更高的系統級效率超過了製造這些晶片的更高成本。

儘管SiC具有寶貴的功率處理特性，但它是世界上最硬的材料之一，操縱它是一個挑戰。為了生產能切片成晶圓並轉化成晶片的鑄錠，Wolfspeed使用了定製的熔爐，將原料加熱到幾千度——如此高的溫度使過程中使用的矽和碳原料蒸發。

該化合物圍繞所謂的“種子”凝聚，形成一個圓柱形的SiC 單晶棒——稱為晶錠。然後將錠切成圓盤，拋光成鏡面光滑，以去除儘可能多的不規則和雜質。這遠非一個簡單的過程：碳化矽的硬度和脆性意味著在不破壞的基礎上更難以拋光晶圓表面。

該公司自詡為全球最大的SiC 供應商，約佔全球產量的60%。Wolfspeed 聲稱，此次擴建將使其原材料生產能力提高十倍。

資金資助

這些晶圓將用於供應 Wolfspeed 最近在紐約州北部建成的晶圓廠，該晶圓廠於今年年初開業，是世界上第一個能夠推出200 毫米晶圓的 SiC 器件的工廠。Mohawk Valley 工廠的 SiC 器件預計將在今年年底前開始向客戶發貨。

該工廠生產的晶圓可能主要用於滿足Wolfspeed 的內部製造需求。但該公司還與意法半導體等外部合作伙伴簽訂了供應協議。

該公告發布之際，美國準備根據最近透過的CHIPS 和科學法案發放數百億美元的補貼、贈款和其他激勵措施。

根據該法案，Wolfspeed 將在大約 390 億美元的製造業相關補貼中分得一杯羹，併為新的美國晶圓廠提供25% 的投資稅收抵免，該法案也稱為CHIPS+ 法案。它希望申請並獲得該法案可能提供的資金，以加快工廠的建設和擴建。

雖然它從美國獲得多少援助還有待觀察，但Wolfspeed 在北卡羅來納州建立的計劃可能歸結為非聯邦激勵措施。為了支援設施第一階段的開發，Wolfspeed表示，它從州、縣和地方政府那裡獲得了 10 億美元的獎勵。