Wolfspeed公司(前身为Cree)近日与通用汽车公司(GM)达成了供应链协议，为其电动汽车开发并生产碳化硅(SiC)半导体，从而开启了其品牌重塑历程。2021年8月，Wolfspeed以8亿美元延长了与意法半导体的多年协议，为其供应150mm SiC裸晶圆和外延片。
这两笔交易使人们更加关注在向全电动汽车转化的过程中，SiC技术发挥的重要作用。Yole Développement电源与无线部门主管Claire Trodec表示，在每辆电动汽车中，SiC功率器件可以为汽车制造商节省的电池成本高达750美元。
Cree公司早先出售了其LED业务，在更名为Wolfspeed之后(Wolfspeed是之前Cree的一个部门)，现押注于SiC功率器件。该公司首席执行官Gregg Lowe指出，“这就是我们要做的事”。他认为SiC技术将推动下一代功率器件的发展。
从2022年初开始，总部位于北卡Durham的Wolfspeed将在其位于纽约州Marcy的200mm晶圆厂生产SiC功率器件。其Mohawk Valley Fab投资达10亿美元，将是世界上最大的SiC生产线。
现在芯片短缺已成为全球的热门新闻，而Wolfspeed几年来一直在努力提高SiC的产能。
意法半导体也预计到IC供应链会中断。在芯片短缺之前，意法半导体就提前签下了长期的SiC晶圆交易协议，以填补供需缺口。除了与Wolfspeed签订SiC晶圆供应协议外，这家法国和意大利的芯片制造商还与晶圆制造商SiCrystal签署了类似的协议。SiCrystal是ROHM旗下公司，总部位于德国纽伦堡。2019年，意法半导体收购了瑞典SiC晶圆制造商Norstel，启动了200mm晶圆的研发工作。
与此同时，其他碳化硅厂商也一直在寻找晶圆供应商，以满足未来电动汽车设计对碳化硅器件的需求。例如，德国芯片制造商英飞凌在2017年试图收购Cree的Wolfspeed业务，收购失败之后，与Cree签署了一份供应SiC晶圆的多年协议。英飞凌还接触了日本的晶圆制造商Showa Denko K.K.，以获得其SiC材料和外延技术。
英飞凌当时就预计SiC器件将在未来五年内以每年40%的速度增长。事实上，正是SiC器件在400V至800V及以上电压范围电力推进系统中的广泛采用，吸引了各大厂商的积极参与。
真可谓塞翁失马，焉知非福。
供应商并不清楚还将出现更严峻的产能紧缩。也许正如英特尔前CEO AndrewGrove所说：“只有偏执狂才能生存。”
图1：特斯拉Model 3逆变器由24个电源模块组成，每个模块都包含两个SiC MOSFET。
以意法半导体和电动汽车制造商特斯拉之间的合作为例，特斯拉在2018年推出的Model 3中率先采用了SiC器件。据报道，Model 3牵引电机功率模块中的SiC器件就是意法半导体所提供的。System Plus Consulting提供的拆解报告显示，该功率模块中包含意法半导体的SiC MOSFET(图1)。
进入2021年，尽管芯片短缺严重破坏了汽车制造商的供应链，但意法半导体与特斯拉的SiC供应协议却似乎未受影响。
归根结底，SiC器件非常适合用于电动汽车电源设计。除了牵引逆变器，碳化硅器件还可用于车载充电器和DC/DC转换器。例如，意法半导体与雷诺日产三菱联盟和中国电动汽车制造商比亚迪也有合作，为其车载充电器提供碳化硅器件。
（原文刊登于EDN姐妹网站EE Times，参考链接：SiC Technology Powers the Shift to an All-Electric Future，由Franklin Zhao编译。）
本文为《电子技术设计》2021年12月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里。
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