ستنفق Microchip Technology 880 مليون دولار على مدى السنوات القليلة المقبلة لزيادة إنتاج كربيد السيليكون (SiC) والسيليكون (Si) في مصنعها في كولورادو سبرينغز. من خلال تصنيع المزيد من الرقائق في منشأة كولورادو سبرينغز ، كولورادو ، ستكون Microchip قادرة على تلبية الطلب المتزايد على أشباه الموصلات في مجموعة واسعة من الصناعات.
كانت أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق العريض (WBG) مثل SiC بديلاً جيدًا للأجهزة القائمة على Si لفترة طويلة ، خاصة في تطبيقات الطاقة التي يمكن أن تعمل بجهد وترددات ودرجات حرارة أعلى مع موثوقية عالية وتكلفة منخفضة. تعيد مادة أشباه الموصلات هذه تعريف إنشاء أجهزة عالية الأداء.
سيشمل الاستثمار تعيين مهندسين وفنيين لتسريع توسعة المنشأة لإنتاج رقائق بحجم 6 بوصات و 8 بوصات. ستعمل تقنية التصنيع التي يركبها Microchip على كل من الرقائق مقاس 6 بوصات و 8 بوصات ، مما سيزيد بشكل كبير من عدد الرقائق المنتجة في هذا الموقع. سيكون متخصصو الإنتاج والوظائف الفنية في شراء المعدات وإدارتها والتحكم في العمليات وهندسة الاختبار من بين 400 وظيفة جديدة مخطط لها في المصنع.
في مقابلة مع Power Electronics News ، أكد كلايتون بيليون ، نائب رئيس وحدة أعمال كربيد السيليكون ، وروب ويبر ، مدير خط الإنتاج لحلول كربيد السيليكون ، وكلاهما في Microchip Technology ، بحماس على أهمية هذه الاستراتيجية.
قال ويبر: “هدفنا هو ضمان التوريد لعملائنا ، ونحن نفعل ذلك من خلال تبني عدد من الاستراتيجيات ، إحداها أن يكون لدينا مصنع مزدوج للإنتاج”.
وفقًا لـ Weber ، تمتلك Microchip أيضًا إستراتيجية لتزويد رقائق epi المتعددة وتديرها حاليًا مع موردي الطرف الثالث.
“نحن لسنا ملزمين بأي قيود معروفة ؛ نحن ندير هذا من وجهة نظر عالمية للتأكد من أننا قادرون دائمًا على الحصول على الإمدادات التي نحتاجها “. “علاوة على ذلك ، بالنسبة لعملائنا ، فإن Microchip لديها ممارسة لأكثر من 30 عامًا – نسميها التقادم الذي يحركه العميل. لذلك عندما نصمم شيئًا ما مع أحد العملاء ، فإننا نتفهم أن عملائنا يحتاجون إلى دورات حياة طويلة ويحتفظون بالمنتجات القديمة في الإنتاج لسنوات عديدة ، عندما يكون ذلك ممكنًا بشكل معقول “.
الفضاء والكهرباء
يعد بناء وتحسين موقع كولورادو سبرينغز الذي تبلغ مساحته 580 ألف قدم مربع لتوسيع إنتاج كربيد السيليكون للاستخدام في السيارات / التنقل الإلكتروني والبنية التحتية للشبكة والطاقة المتجددة وتطبيقات الطيران والفضاء جزءًا لا يتجزأ من التطوير.
قال Pillion إن الحاجة إلى مكونات عالية الصلابة وموثوقة هي أهم شيء في أسواق المركبات الفضائية والطيران.
“كان نمونا ثقيلًا في البداية على كربيد السيليكون ؛ وقال إن كهربة كل شيء هو الذي يقود احتياجاتنا. “إننا نشهد نموًا في التنقل الإلكتروني ، والصناعة ، والاستدامة ، وقطاع الطاقة بأكمله ، ومن الطبيعي أن نلبي مجموعة متنوعة من الاحتياجات باستخدام كربيد السيليكون والسيليكون.”
وفقًا لـ Pillion and Weber ، فإن إحدى الصناعات التي يتزايد فيها الطلب على السيليكون هي صناعة الطيران ، حيث يبحث بعض الأشخاص عن منتجات هجينة ، مثل Si IGBT المدعوم بصمام ثنائي SiC. وفقًا لـ Weber ، تميل هذه الأسواق إلى التغيير بشكل أبطأ ، لكن بعض الأسواق الناشئة الجديدة تتجه مباشرة إلى درجة عدم التفكير حتى في IGBTs.
كما أشار Pillion ، فإن توسعة المنشأة ستساعد Microchip على القيام بالمزيد لكل من متحكمات Si التقليدية والمنتجات ذات الصلة ومنتجات SiC. هذا المرفق هو جزء لا يتجزأ من إنتاج تكنولوجيا SiC لضمان ضمان إمدادات العملاء أثناء انتقالهم إلى حلول SiC.
حققت دوائر SiC MOSFET مكاسب كبيرة في سوق أشباه موصلات الطاقة لأنها أفضل من المحولات القائمة على Si من نواح كثيرة ، بما في ذلك التبديل الأسرع والكفاءة الأكبر والتشغيل بجهد أعلى ودرجات حرارة أعلى ، مما ينتج عنه تصميمات أصغر وأخف وزنًا. وقد ساعدهم ذلك في العثور على استخدام في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية والسيارات.
ومع ذلك ، فإن أجهزة WBG مثل SiC تمثل أيضًا تحديات في التصميم ، مثل التداخل الكهرومغناطيسي ، وظروف السخونة الزائدة والجهد الزائد ، والتي يمكن التغلب عليها عن طريق اختيار محرك البوابة المناسب. قبل الآن ، كان من المقبول اختيار سائق البوابة بالتتابع ، على الرغم من حقيقة أن اختيار سائق البوابة أمر بالغ الأهمية. قبل SiC ، سيتم اختيار IGBT أولاً ، يليه سائق البوابة ، وأشرطة التوصيل والمكثف. لقد تغيرت بشكل جذري. على عكس هذا النهج المتسلسل ، تطلب منك IGBTs التفكير في الحل الشامل الذي تقوم ببنائه والمفاضلات في كل خطوة. تقدم Microchip مجموعة من محركات البوابة الرقمية خصيصًا لـ SiC.
الاستدامة
للوفاء بحدود الانبعاثات المحددة للطيران المحايد مناخياً بحلول عام 2050 ، تهدف عائلة منتجات Microchip إلى تقديم كفاءة أكبر في تحويل وتوليد الطاقة من التيار المتردد إلى التيار المستمر والتيار المتردد إلى التيار المتردد من خلال دمج تقنية أشباه موصلات الطاقة المصنوعة من SiC.
يعد SiC بمكونات أخف وزنًا لاستهلاك أقل للطاقة وانبعاثات أقل لصناعة الطيران. تسهل هذه المادة كثافة طاقة أعلى لجهد معين وتصنيف تيار في جهاز أصغر وأخف وزنًا.
أشار Pillion و Weber إلى أن Microchip تلتزم بالاستدامة ، حيث يتم إعادة تقييم الإنتاج لتلبية ثاني أكسيد الكربون الصارم2 متطلبات الانبعاثات باستخدام التقنيات المتجددة.
دفعت الاستخدامات الجديدة في القطاعات العسكرية والفضائية والصناعية شركة Microchip وغيرها من الشركات إلى جعل تصنيعها أكثر كفاءة.
“فيما يتعلق بالتصنيع ، أعتقد أن التحدي الأكبر الذي نراه هو تحقيق إنتاج بسكويت الويفر بسرعة كافية ، وهو أمر مفروغ منه في عالم السيليكون ، ولكن في عالم كربيد السيليكون ، يكون هذا الجهد مرهقًا إلى حد ما ، حيث أن التحديات التقنية تتعلق بعيوب في البلورات ، “قال ويبر.
وأضاف: “بشكل عام ، من منظور الاستدامة ، حددت Microchip عددًا من مجالات التوجهات الكبرى التي نركز عليها”. “من حيث دعم العملاء والفرص ، بالإضافة إلى ما نعتقد أنه مهم لمستقبل الكوكب ، وأحد المجالات التي عززنا فيها جهودنا هو الاستدامة ، حيث تقدم Microchip دفعة كبيرة لدعم العملاء والأسواق والاستدامة ، ويصبح كربيد السيليكون ضروريًا لذلك. “
تتمتع Microchip Colorado Springs بتاريخ طويل من الشراكة مع المدينة والدولة. وفقًا لـ Microchip ، يؤثر قانون CHIPS والعلوم بشكل إيجابي بالفعل على أعمالهم من خلال الائتمان الضريبي للاستثمار ، وتسعى Microchip للحصول على منح لتوسيع القدرات للعديد من مصانع أشباه الموصلات الخاصة بهم.
تعمل Microchip مع SiC منذ أكثر من 20 عامًا لمساعدة قطاعي الطيران والصناعة. لقد فعلت ذلك عن طريق شراء Microsemi وشركات أخرى ، من بين أمور أخرى. كما أشار Pillion و Weber ، فإن النشاط على مدار تلك السنوات قد مكّنها من وضع المعايير وجودة المنتج حيث تكون حاسمة في عالم الفضاء والسيارات.
قال ويبر: “لقد كان هذا بمثابة القوة الدافعة وراء جميع جهود التطوير لدينا وجميع عمليات الجودة والموثوقية لدينا ، من البداية إلى النهاية”.
وأضاف: “لدينا أوسع نطاق من الترانزستورات الكهروضوئية والثنائيات المتاحة تجاريًا ، مع نطاق جهد من 700 فولت إلى 3.3 كيلوفولت ، الأمر الذي يتطلب منا القدرة على التصنيع ولكن أيضًا للتحقق من الصحة والاختبار والتأهيل عند مستويات الجهد العالي هذه” .
عند 600 فولت ، وأكثر من 3.3 كيلو واط ، وأكثر من ذلك عند حوالي 11 كيلو وات ، تحل SiC في الغالب محل تطبيقات Si IGBT. وذلك لأن SiC يعمل بشكل أفضل في الفولتية العالية ، مع انخفاض خسائر التبديل ومرحلة طاقة بتردد تبديل أعلى.
أكد بيليون أن وضع جدول زمني للسنوات القادمة سيكون صعبًا للغاية بسبب جوانب السوق مثل تسليم المعدات وتواريخ بدء التوظيف ، من بين عوامل أخرى.
لا تزال أجهزة Si القياسية تشكل غالبية سوق إلكترونيات الطاقة في هذا الوقت. حلول SiC الجديدة تتقدم كعنصر جديد لأشباه الموصلات لمواجهة تحديات الطاقة العالية في المستقبل القريب. تتمتع SiC بقوة عازلة تبلغ 10 × من Si ، مما يوفر إمكانية بناء أجهزة تعمل بجهد أعلى وتفي بالمتطلبات في مجال الطيران وكذلك في البنية التحتية للشحن والشبكة الذكية.
