Suget efter kraftkomponenter i kiselkarbid är enormt. Allt fler halvledarföretag har därför börjat erbjuda SiC-kretsar, även om Cree, Rohm, ST och Infineon är kvartetten som dominerar när det gäller dioder och transistorer.

Trots det är kunderna oroliga över tillgången.

Filippo Di Giovanni

– Vi jobbar hårt på att öka vår kapacitet av SiC-kretsar men den största utmaningen är bristen på substrat, förklarar Filippo Di Giovanni, marknadsansvarig för krafttransistorer på ST Microelectronics.

Idag är alla kretstillverkare beroende av Wolfspeed (del av Cree) och SiCrystal (ägt av Rohm) för att köpa SiC-substrat. ST Microelectronics har därför tecknat viktiga avtal med båda för att vara garanterad substrat ett antal år framåt.

– Det har varit nödvändigt för att vi ska kunna expandera vår verksamhet och hantera det stigande antalet projekt som vi har. Idag räknar jag med att vi har över 85 aktiva SiC-projekt, fördelat mellan fordon och industri, och det ökar hela tiden.

ST är i desperat behov av substrat, kanske främst för att företaget vill behålla sin ledande position när det gäller MOSFET:ar i kiselkarbid. Företaget påstår sig ha 50 procent av den marknaden främst tack vara sin starka närvaro inom fordonsindustrin som just nu driver utvecklingen inom kiselkarbid.

En SiC-skiva

När Tesla som första biltillverkare valda att byta sina krafttransistorer i kisel till förmån för kiselkarbid var det ST som fick förtroendet. Idag sitter det SiC-transistorer på 650 V från ST i Teslabilarna och under 2022 kommer fler elbilstillverkare att gå samma väg.

– Jag vill inte kommentera specifika kunder, men jag kan säga att vi har en mängd projekt inom detta och Kina är den absolut största marknaden när det gäller elektriska fordon.

– Vi har även projekt med europeiska fordonstillverkare, liksom USA-baserade och koreanska kunder. Likaså har vi en företagsöverenskommelse med Renault Group i Europa. Vi finns på alla kontinenter utom i Japan eftersom Toyota, landets största biltillverkare, tillverkar egna halvledare.

En tydlig trend inom fordonsindustrin är att gå från system med 400V till 800V för att öka effekten och därmed räckvidden. Tidigare har 800 V enbart använts i väldigt ”high-end”-fordon, som sportbilar, men den nya trenden öppnar en jättemarknad för 1 200 V MOSFET:ar i kiselkarbid.

Mot bakgrund av detta är det logiskt att ST vill göra sig mindre beroende av externa substratleverantörer, som ju dessutom är konkurrenter när det gäller SiC-kretsar. Därför köpte det fransk-italienska företaget drygt halva Norstel för två år sedan, för att knappt ett år senare köpa loss allt.

– Det var en väldigt viktig milstolpe för oss. Det gör att vi nu kan bygga en perfekt vertikal integration, säger Filippo Di Giovanni.

Genom fabriken i Norrköping har ST fått en egen anläggning för forskning och utveckling. Här är det inte tänkt att tillverka större volymer, utan fokus ligger på att ta fram prototyper.

Samtidigt tar ST vara på allt. Så sedan ett år använder företaget skivor från Norrköpings i sin halvledarfabrik i Catania på Sicilien, men det handlar om mindre kvantiteter av 6-tumswafers.

Det är i Cataniafabriken som ST tillverkar sina SiC-kretsar – dioder och MOSFET:ar. För att öka kapaciteten har företaget nyligen dragit igång en andra tillverkningslina i Singapore. Båda fabrikerna har utrustning som är redo att switcha till 8-tum så fort det finns tillräckligt med substrat av hög kvalitet.

I somras avslöjade ST att det lyckats tillverka sina första prototyper av 8-tumsskivor Norrköping.

– Därmed har vi bevisat att vi kan tillverka en 8-tumsskiva, även om det är en prototyp och mycket kvar att göra.

På frågan vad företaget hittills gjort med de svensktillverkade skivorna svarar Filippo Di Giovanni undvikande.

– Vi har inte avslöjat detaljer kring denna allra första prototyp ännu, men jag kan säga att vi har använt en diod som testkomponent. En diod är betydligt enklare att tillverka än en MOSFET. Vi är nöjda med det första resultatet, men då ska du veta att det är den allra första prototypen.

Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen. Prenumerera kostnadsfritt!

Samtidigt har ST ett tydligt utstakat mål. Redan 2024 ska minst 40 procent av företagets behov av substrat täckas av intern tillverkning.

– För att kunna nå volymproduktion på 8-tum måste vi ha en anläggning som tillverkar substrat. Just nu överväger vi var den fabriken ska ligga, säger Filippo Di Giovanni, och tydliggör:

– Beslutet om var fabriken ska ligga är fortfarande under diskussion. Vi har lite olika möjligheter, mer kan jag inte säga eftersom jag inte ens själv vet var den kommer att hamna.

Ingressbild: ST:s fabrik i Norrköping.