Onsemi 庆祝新的 SiC 生产设施

onsemi 举办了剪彩活动，以纪念其在新罕布什尔州哈德逊的碳化硅工厂开业。以美国商务部长吉娜·雷蒙多为首的多位主宾见证了本次盛会和美国半导体制造业的意义。出席会议的还有 Sens. Jeanne Shaheen 和 Maggie Hassan、众议员 Chris Pappas (NH-01) 和 Annie Kuster (NH-02) 以及其他当地政府官员。

该工厂将把其 SiC 产能同比提高 5 倍，确保onsemi客户能够获得重要组件。新罕布什尔州 SiC 运营副总裁兼 onsemi Hudson 生产基地总经理 Joe Loiselle 分析了这个新设施最重要的方面和下一个目标。

“我们目前只生产 150 毫米的基板;我们还有 200 毫米工艺，并将其提升到设备级别，”Loiselle 说。“哈德逊工厂的目标是扩大基板产能。我们正在积极推进，目标是到 2022 年底达到最佳状态。我们正在扩大和投资的所有设备都能够生产 200 毫米。因此，无需进一步投资。”

“好消息是，我们在组织内拥有一支核心团队，他们在 SiC 晶锭生长的设备和技术方面拥有丰富的经验，”他补充道。“所以这里存在的所有熔炉都是 GT Advanced Technology，所以现在是 onsemi 专有技术。我们采购所有零件。零件到达现场，我们在现场组装熔炉，我们对其进行调试，并在现场投入生产。可以想象，供应链的约束还包括这些建筑物的基础设施要求，例如开关设备、不间断电源、备用系统、工艺用水系统、燃气系统和空调系统。因此，我们的团队一直在努力缓解这种情况，如您所知，

在 SiC 基板的制造过程中，最常见的缺陷包括晶体堆垛层错、微管、凹坑、划痕、污点和表面颗粒。在 150 毫米晶圆上，这些可能对 SiC 器件的性能产生负面影响的变量比 100 毫米晶圆更容易被发现。由于 SiC 是世界上硬度第三高的复合材料，而且非常脆弱，因此其制造在周期时间、成本和切割性能方面存在复杂的问题。

即使使用 200 毫米晶圆也可能会导致严重的并发症。尽管故障密度不可避免地增加，但仍需要保持相同水平的基板质量。SiC 晶圆本质上比相同尺寸的硅晶圆更难加工。

通过物理蒸汽传输 (PVT) 的几种变体之一正常形成 SiC 晶片衬底是其主要缺点之一。较差的生长速率和接近 2,400˚C 的温度使得该方法比用于制造硅晶片的液体熔化方法成本高得多。PVT 过程中的缺陷和缺陷会降低芯片良率。

“在 Onsemi 之前，我们有一群材料科学家与 GTAT 合作了很长时间，我们在晶体生长方面做了很多研究——PVT 的多晶生长、单晶和生长，”Loiselle 说。“当然，我们在蓝宝石方面也发挥了重要作用。所以我们长期从事碳化硅技术和 PVT 增长，我们从较小的增长开始，4 英寸，然后发展到 6 英寸，然后发展到 8 英寸，但这带来了无数的挑战，仅就缺陷的密度而言。我们在技术和路线图方面采取了极其激进的举措，只是为了能够推动质量并提高它。”

碳化硅设施

该地点将使公司的 SiC 晶锭制造能力每年提高五倍，到 2022 年底，其 Hudson 员工人数将增加近四倍。此次扩建使 Onsemi 能够完全控制其碳化硅制造供应链，首先是采购碳化硅粉末和石墨原材料并以交付完全封装的 SiC 器件结束。这使 onsemi 能够为其客户提供必要的供应确定性，以满足对基于 SiC 的产品不断扩大的需求。

碳化硅晶圆制造是一个微妙的过程。并非所有晶圆都适合最终解决方案。当然，碳化硅晶片的制造仍然存在一些挑战。

具有 SiC 功率器件的系统受益于减小的尺寸和重量，因为 SiC 可以在更高的温度下工作。这些系统比类似的基于硅的替代方案效率更高。高温操作提高了可靠性，尤其是在恶劣的工业应用、飞机和机车中。此外，减小尺寸和重量对于便携式医疗设备和混合动力电动汽车至关重要。通过使用基于 SiC 的技术，功率器件能够更好地管理电气负载并支持更高的开关速率。

Onsemi 表示，碳化硅对于提高电动汽车 (EV)、电动汽车充电和能源基础设施的效率至关重要，并且对脱碳做出了重大贡献。预计 SiC 的整个潜在市场将以 33% 的复合年增长率从 2021 年的 20 亿美元增长到 2026 年的 65 亿美元。

onsemi 为 SiC 和绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 解决方案提供端到端的供应能力。上周，在其第二季度财报电话会议上，该公司根据与各种客户的长期供应协议，透露了未来三年 40 亿美元的 SiC 收入承诺。到 2022 年，碳化硅的销售额将增加两倍，到 2023 年将超过 10 亿美元。

就职典礼前几天，拜登总统签署了《芯片和科学法案》，使其成为法律。该法案将提高供应链的弹性，并有助于防止影响所有经济部门的关键组件中断。

“我认为这项技术已经存在了很长时间。我认为技术上的改进已经得到了很好的测试，从设备到包装，最后到客户手中。因此，我们对扩张决策过程感到非常自在。我不认为你可以做出更好的决定，了解世界上的情况，”Loiselle 说。

电动汽车中的碳化硅

汽车无疑是 SiC 器件的主要用途之一，尤其是在电动汽车和插电式混合动力汽车的制造中。下一代电动汽车需要能够提高车辆效率(从而提高其续航里程)和电池充电速率的电源设备。

事实证明，SiC 逆变器是满足这些需求的关键组件。除了将直流电转换为交流电外，逆变器还根据驱动要求调节输送到电机的功率量。随着汽车电动客车从400V逐渐过渡到800V，逆变器的重要性越来越高。在将能量从电池传输到电机时，传统逆变器的效率在 97% 到 98% 之间，但基于 SiC 的逆变器可以实现高达 99% 的效率。必须强调的是，燃油经济性的一位或两位小数改进会为整个车辆带来巨大的好处。

SiC 逆变器适用于此类应用，因为它们具有耐高压和耐高温的能力，并且能够减小所有其他组件的尺寸。通过使用电压为 800 V 的电池，可以使用所需的电流下降和更少的电缆，从而降低成本、车辆重量和电气系统组装阶段的复杂性。总体而言，这增加了电动汽车或插电式混合动力汽车的续航里程和效率。通过使用基于 SiC 的大功率 DC/DC 转换器，与400V 电池。由于其高效率，可以增加充电期间传输到电池的能量，