Ano ang Kapansin-pansin Tungkol sa Bagong Silicon Carbide Fab ng Wolfspeed Sa Marcy, New York

Kamakailan ay nagkaroon ako ng pagkakataon na bisitahin ang bagong silicon carbide (SiC) semiconductor fab ng Wolfspeed sa Marcy, New York. Ako ay isang malaking tagahanga ng SiC, at sa mga conventional silicon device na umaabot sa kanilang mga limitasyon, ang SiC power semiconductors ay gaganap ng lalong kritikal na papel sa hinaharap na mga electric vehicle at anumang bagay na humahawak ng electrical power. Ang fab ay mukhang ibang-iba kaysa sa mga gumagawa ng logic chips. Gayunpaman, sa isang bumisita sa maraming fab sa buong mundo, may dalawang bagay na nagpapapansin sa isang ito: ang paggamit ng automation, at ang suportang natanggap ng kumpanya mula sa State of New York.

Ang site ay nakaupo sa tuktok ng isang burol at may kasamang 500,000 talampakan² gusali sa apat na antas na may 120,000 talampakan² class 100 cleanroom para sa produksyon ng device, at karagdagang 10,000 ft² espasyo na nakatuon sa mga proseso ng backend tulad ng paggiling at pagbubuklod ng materyal. Ang fab na ito ay gagawa ng mga SiC MOSFET na device sa 200 mm diameter (walong pulgada) na mga wafer, na isang hakbang mula sa 150 mm o mas maliliit na laki na dati nang ginamit. Ang isang 200 mm wafer ay may hawak na 1.78 beses na mas maraming chip kaysa 150 mm, at ito kasama ng mga pamumuhunan sa tool ay gagawing Marcy ang pinakamalaki at pinakaproduktibong SiC device sa mundo.

Ang SiC ay isang napakahirap na materyal na pagtrabahuhan, at kailangan mong gawin ang mga bagay tulad ng pagpapalaki ng mga epitaxial layer, paghurno ng mga bagay, at pagbuo ng mga feature gamit ang ion implantation. Ang kumpanya ay gumiling din ng mga chips sa panahon ng katha, na mahirap dahil ang SiC ay isa sa pinakamahirap na materyales sa mundo. Nangangahulugan iyon na kailangan mong gumiling gamit ang pinakamahirap na sangkap - brilyante, na isang magulo na proseso. Bilang naunang kumpanyang Cree (binago ng kumpanya ang pangalan nito sa Wolfspeed noong nakaraang taon), isa itong pioneer disenyo ng device at mga makabagong proseso ng pagmamanupaktura, na humantong sa mas maliliit na chip para sa ibinigay na power rating, na nangangahulugan ng mas maraming chips bawat wafer at mas mataas na yield ng device.

Mga tagagawa ng logic chip tulad ng IntelINTC
, TSMC, at kalapit na GlobalFoundries sa Malta, NY ay lumipat sa 300 mm na mga wafer matagal na ang nakalipas dahil sa pangangailangan para sa mas mataas na volume ng chip. Lahat sila ay gumagamit ng malawak na automation, na nagpapalipat-lipat ng mga batch ng mga wafer sa mga FOUP (front opening unified pods) na may mga overhead transport system na nagpapalipat-lipat sa mga ito sa pagitan ng mga indibidwal na tool sa sahig ng fab sa pagkakasunud-sunod na idinidikta ng recipe ng chip. Ngunit wala pang nakabalik at nagsagawa ng automation para paganahin ang 200 mm. Narito ang Marcy fab ay ang pioneer. Iniangkop ng koponan ng Wolfspeed ang ilan sa mga tool na ginamit para sa 300 mm, tulad ng overhead transport system, at nakipagtulungan sa mga tool manufacturer upang bumuo ng mga automated load port. Gagamitin nila ang mga SMIF (para sa Standard Mechanical Interface) na mga pod na higit pa o mas kaunting standard para sa 200 mm upang ihatid ang mga wafer.

Ito ay magiging isang "pamatay na ilaw" na gawa, na nangangahulugang kahit na sa wakas ay magkakaroon ng humigit-kumulang 600 mga tao na nagtatrabaho sa site, walang anumang mga operator sa malinis na silid - ang mga paminsan-minsang technician lamang na magpanatili ng mga tool at robotics. Ito ay dapat magkaroon ng isang positibong epekto sa ani, dahil ang mga tao na gumagalaw sa paligid ng isang malinis na silid ay isang pangunahing pinagmumulan ng kontaminasyon ng butil at bunga ng pagkawala ng ani. Nangangahulugan din ito na kahit na mayroong isang malaking snowstorm sa taglamig (ang bahagi ng upstate na New York ay maaaring tumanggap ng maraming snow), ang produksyon ay patuloy na umuugong.

Dinadala ako nito sa pangalawang kapansin-pansing bagay tungkol sa fab na ito. Ito ay may pakiramdam ng isang proyekto sa pagpapaunlad ng industriya sa Asya. Ang site ay nasa Marcy Nanocenter, sa tuktok ng isang kagubatan na burol na katabi ng SUNY Polytechnic Institute, malapit sa New York State Thruway. Matagal nang binuo ng New York State ang site, at sinabi sa akin ni Adam Milton, VP ng Mohawk Valley Fab at ng host ko para sa pagbisita na ito ay “handa na ang pala, isaksak at i-play … tubig, drains, sewers, kuryente, lahat ang mga bagay na kailangan mo para makabuo ng isang high volume scalable semiconductor factory ay narito na." Ang site ay sumasaklaw sa 434 ektarya at ang Wolfspeed ay sumasakop sa 55 sa mga ito, kaya may puwang para sa higit pang mga kumpanya na pumasok. Tumulong din ang estado upang mapabilis ang pagpapahintulot sa mga pag-apruba at anumang bagay na kailangan ng kumpanya.

Ang kakayahang umarkila ng isang manggagawa ay mahalaga para sa isang kumplikadong operasyon sa pagmamanupaktura tulad ni Marcy. "Ang SUNY Poly ay nagkaroon na ng medyo malakas na teknolohiya ng electrical engineering at mga programa sa teknolohiya ng mechanical engineering," paliwanag ni Milton. "Iyon ay lubos na nakahanay sa kung ano ang kailangan namin sa mga tuntunin ng mga inhinyero ng proseso, mga inhinyero ng aparato, o mga inhinyero sa industriya at mekanikal." Gayundin, sa panahon ng pagtatayo ng fab, nagpadala si Wolfspeed ng isang pangkat ng mga inhinyero nito sa College of Nanoscale Engineering (CNSE) sa Albany. Bilang bahagi ng pakete ng insentibo ng Estado ng New York, ang CNSE ay nagbigay ng espasyo para sa malinis na silid at suporta sa engineering para sa kumpanya upang unang ilipat ang isang 150 mm na proseso ng piloto mula sa pasilidad nito sa North Carolina, at pagkatapos ay mag-set up ng isang buong daloy na 200 mm na pilot line. "Ang ganitong uri ng prototyping ay talagang mahalaga," idinagdag ni Milton. “Kasi gusto mo talagang gawin yun bago ka mag-scale up. Naipakita namin ang mga ani at pagiging maaasahan mula sa pasilidad na iyon, at nakakatipid iyon ng maraming oras."

Sa kalapit na Utica, NY, ang kumpanya ay nagtatag ng pakikipagsosyo sa Mohawk Valley Community College (MVCC) upang tumulong sa pagbuo ng mga technician. Ang MVCC ay bumuo ng isang kurikulum na nakaayon sa mga pangangailangan ng kumpanya. "Maaari naming ipadala sila doon para sa isang anim na linggong kurso o isang isang-kapat na kurso para makuha ang karagdagang pagsasanay na kailangan nila," dagdag ni Milton. Nagkaroon din ng lab space ang MVCC sa downtown Utica kung saan nakapag-set up ang team ni Milton ng buong prototype automation line kasama ang lahat ng software at hardware infrastructure na pinlano nila sa amine kay Marcy. "Habang natapos ang gusaling ito, maaari nating gawin ang automation na gawain na ginawa na sa lab sa Utica at isaksak ito dito mismo sa gusaling ito," paliwanag ni Milton. "Iyon ay isa pang malaking balahibo sa aming cap upang talagang maabot ang ground running sa startup para sa pabrika na ito." Ayon sa kanyang pagtatantya, ang lahat ng mga bagay na ito ay inabot ng isang taon sa oras upang bumuo, magbigay ng kasangkapan, at mapatakbo ang fab.

Kumpleto na ang konstruksyon ng Marcy fab at nailipat na ang lahat ng tool. Nasa yugto na ito ng kwalipikasyon ngayon, at pinaplano ang mga pagpapadala ng customer bago matapos ang taon. Ang buong diskarte, at higit na mahalaga ang bilis ay ginawa itong parang isang pang-industriyang proyekto sa pag-unlad sa Taiwan, o marahil sa South Carolina.

Ang bagong fab ng Wolfspeed ay magtatatag ng Marcy, New York bilang isang pangunahing link ng supply sa paglipat ng enerhiya. Maaari rin itong maging isang modelo para sa kung paano gawin ang pag-unlad ng industriya.