Wolfspeed 在紐約馬西的新碳化矽工廠有何驚人之處

我最近有機會參觀了 Wolfspeed 在紐約馬西的新碳化矽 (SiC) 半導體工廠。 我是一個 SiC的大風扇，隨著傳統矽器件達到極限，碳化矽功率半導體將在未來的電動汽車和任何處理電力的事物中發揮越來越重要的作用。 該工廠看起來與製造邏輯芯片的工廠非常不同。 儘管如此，對於參觀過世界各地許多晶圓廠的人來說，有兩件事讓這一點引人注目：自動化的使用，以及公司從紐約州獲得的支持。

該地點位於山頂，包括 500,000 英尺² 120,000 英尺的四層建築² 用於設備生產的 100 級潔淨室，以及額外的 10,000 英尺² 專門用於材料研磨和粘合等後端工藝的空間。 該工廠將在直徑為 200 毫米（150 英寸）的晶圓上生產 SiC MOSFET 器件，這比歷史上使用的 200 毫米或更小尺寸有所提升。 一個 1.78 毫米晶圓可容納的芯片數量是 150 毫米晶圓的 XNUMX 倍，再加上工具投資，Marcy 將成為世界上最大、產量最高的 SiC 器件工廠。

SiC 是一種很難使用的材料，你必須做一些事情，比如生長外延層、烘烤東西，以及使用離子注入構建特徵。 該公司還在製造過程中研磨芯片，這具有挑戰性，因為 SiC 是世界上最硬的材料之一。 這意味著您必須使用最堅硬的物質——鑽石進行研磨，這是一個混亂的過程。 作為前身公司 Cree（該公司於去年更名為 Wolfspeed），它是 設備設計和製造工藝創新，這導致給定額定功率的芯片更小，這意味著每個晶片有更多的芯片和更高的設備產量。

英特爾等邏輯芯片製造商INTC
，台積電和附近位於紐約馬耳他的 GlobalFoundries 很久以前就切換到 300 毫米晶圓，因為需要更高的芯片量。 他們都使用廣泛的自動化，在 FOUP（前開式統一吊艙）中移動成批的晶圓，並使用高架運輸系統按照芯片配方規定的順序在晶圓廠地板上的各個工具之間移動它們。 但還沒有人回去完成自動化工作以啟用 200 毫米。 Marcy 工廠是這裡的先驅。 Wolfspeed 團隊調整了一些用於 300 毫米的工具，例如高架運輸系統，並與工具製造商合作開發自動裝載端口。 他們將使用或多或少標準 200 毫米的 SMIF（標準機械接口）吊艙來運輸晶圓。

這將是一個“熄燈”工廠，這意味著即使最終將有大約 600 人在現場工作，但潔淨室中不會有任何操作員——只是偶爾維護工具和機器人的技術人員。 這應該對產量產生積極影響，因為在潔淨室周圍移動的人是顆粒污染和隨之而來的產量損失的主要來源。 這也意味著，即使有一場大的冬季暴風雪（紐約​​州北部的那部分地區可能會下很多雪），生產也能保持正常運轉。

這讓我想到了這個晶圓廠的第二個引人注目的事情。 它有亞洲工業發展項目的感覺。 該地點位於馬西納米中心，位於紐約州立大學高速公路旁的紐約州立大學理工學院附近一座森林覆蓋的山頂上。 紐約州開發該網站已有一段時間了，莫霍克谷工廠副總裁亞當·米爾頓（Adam Milton）和我的訪問東道主告訴我，它“準備好鏟子，即插即用……水、排水管、下水道、電力，所有建立大容量可擴展半導體工廠所需的東西已經在這裡了。” 該場地佔地 434 英畝，Wolfspeed 佔據了其中的 55 英畝，因此有更多公司進入的空間。該州還幫助加快了許可審批和公司所需的其他任何事情。

僱傭勞動力的能力對於像 Marcy 這樣的複雜製造業務至關重要。 “SUNY Poly 已經擁有相當強大的電氣工程技術和機械工程技術項目，”Milton 解釋說。 “這與我們對工藝工程師、設備工程師或工業和機械工程師的需求非常一致。” 此外，在晶圓廠建設期間，Wolfspeed 將其工程師團隊派往奧爾巴尼的納米工程學院 (CNSE)。 作為紐約州激勵計劃的一部分，CNSE 為該公司提供了潔淨室空間和工程支持，以首先從其位於北卡羅來納州的工廠轉移一個 150 毫米的中試工藝，然後建立一條全流量的 200 毫米中試線。 “這種原型設計是絕對必要的，”米爾頓補充道。 “因為你真的想在擴大規模之前做到這一點。 我們能夠證明該設施的產量和可靠性，從而節省了大量時間。”

在附近的紐約州尤蒂卡，該公司與莫霍克谷社區學院 (MVCC) 建立了合作夥伴關係，以幫助培養技術人員。 MVCC 開發了符合公司需求的課程。 “我們可以將他們送到那裡參加為期六週的課程或四分之一長的課程，以獲得他們需要的補充培訓，”米爾頓補充道。 MVCC 在尤蒂卡市中心也有一個實驗室空間，Milton 的團隊在那裡建立了一條完整的原型自動化生產線，其中包含他們計劃給我們的所有軟件和硬件基礎設施e 在馬西。 “隨著這座建築的完工，我們基本上可以將已經在尤蒂卡實驗室完成的自動化工作，並將其插入到這座建築中，”米爾頓解釋道。 “這是我們的另一大優勢，它與這家工廠的初創公司一起真正落地。” 據他估計，所有這些事情都需要一年的時間來建造、裝備和讓工廠運轉起來。

Marcy 工廠的建設已經完成，所有的工具都已經搬進來。它現在處於資格認證階段，併計劃在年底前向客戶發貨。 整個方法，更重要的是速度讓它感覺像是台灣的工業發展項目，或者可能是南卡羅來納州。

Wolfspeed 的新工廠將把紐約 Marcy 打造成能源轉型的主要供應環節。 它也可以成為如何進行工業發展的典範。