狼速前进:北卡州衍生动力的未来

Wolfspeed的首席技术官约翰·帕尔默(John Palmour)说，有时候他觉得自己就像北卡罗来纳州立大学校友扎克·加利菲亚纳基斯(Zach Galifianakis)在电影中的角色《宿醉》一群狼。

这是因为，在很长一段时间里，作为Cree公司领导层的一部分，为电力和射频应用创造碳化硅半导体器件并不是这家总部位于三角的公司的市场重点。科锐首先开发了大型全彩视频屏幕和广告牌所需的蓝色LED，并生产了第一个家用LED灯泡。

现在，在剥离了LED和照明部门之后，Wolfspeed证明了其更高效的碳化硅宽禁带半导体对于提高电动汽车的效率和性能以及交通、通信和能源存储等许多其他应用至关重要。

所有这一切都是基于四十年前Palmour和其他四名研究生开始研究碳化硅和氮化镓材料的技术和研究，这两种材料都比占据全球半导体市场90%的传统硅材料有优势。

北卡罗来纳州制造

Palmour相信Wolfspeed将改变这个市场，这不仅要归功于北卡罗来纳州立大学创立的技术，还要归功于北卡罗来纳大学系统两家最大的赠地机构——北卡罗来纳州立大学和位于格林斯博罗的北卡罗来纳A&T大学。

这也是Wolfspeed公司最近宣布计划将总部设在美国的最大原因之一世界上最大的碳化硅材料制造工厂位于查塔姆县，位于北卡罗来纳州立大学校园以西约45英里处，靠近沃尔夫斯比公司现有的达勒姆县总部和制造中心。

上个月，北卡罗来纳州宣布了价值数十亿美元的设施，并通过与北卡罗来纳州对外事务、伙伴关系和经济发展办公室以及北卡罗来纳州A&T的合作获得了保障。该设施将为该州的新兴地区带来1800多个高薪技术工作岗位。

这对帕尔默来说非常重要。帕尔默出生于罗利，曾两次毕业于北卡罗来纳州立大学，他非常重视国家资助的教育和研究，并相信他的公司的工作将解决世界上最紧迫的挑战之一:全球从内燃机(ICE)技术向电动汽车(EV)技术的转变。

帕尔默说:“我们希望我们正在做的事情能够结束冰河时代。”

罗利基金会

Palmour是北卡罗来纳州立大学的遗产，他花了四十多年的时间致力于扩大碳化硅技术的使用。他出生在韦德大道(Wade Avenue)和圣玛丽大道(St. Mary’s Drive)交汇处的老雷克斯医院(Rex Hospital)，毕业于市中心附近的尼德姆·b·布劳顿高中(Needham B. Broughton High School)，在他父亲位于北卡罗莱纳州立大学陶瓷工程系的实验室长大材料科学与工程系．

Hayne Palmour III教授(61年博士)花了大约56年的时间作为陶瓷工程的活跃和名誉教授。他和他的儿子约翰都在2015年入选了该学院的首届名人堂。John Palmour建立了一个以他父亲的名义获得奖学金在1998年。

约翰·帕尔默被其他顶尖工程学院录取了，但他和父亲达成了一个协议:只要他能住在学生宿舍里，而不是住在离学校不远的家里。对他的父母来说，州内学费是一项省钱的提议。

“我看了四所学校，其中三所在州外，”他说。“我告诉我爸爸，如果你让我住在宿舍里，假装住在城外，我就去州立大学给你省一大笔钱。”

“成交，”海恩·帕尔默说。

小帕尔默被北卡州立大学工程学院录取，但并没有立即决定学习哪个学科。他对父亲陶瓷工程工作的熟悉并没有真正影响他，但他最终选择了材料科学与工程专业，他最初从事的项目包括用于放射性废物遏制的高科技陶瓷、航天飞机瓦片和其他高温材料的研究。

他说:“与其说我是在追随父亲的脚步，不如说是掉进了他们的陷阱。”

Palmour还因其在推进碳化硅基器件方面的工作而入选美国国家工程院2022届。

led照明

1983年春天，在庆祝男子篮球队在ACC和NCAA锦标赛中出人意料的胜利之余，帕尔默和他的四个研究生同学——卡尔文·卡特、托马斯·科尔曼、约翰·埃德蒙和尼尔·亨特——花了很多时间在里迪克工程实验室开发一种解决方案，许多人认为这是目前面临的最大问题的答案可持续能源:开发由碳化硅制成的宽带隙半导体，以提高电动汽车电池和射频功率放大器的效率和成本。

多年来，这些半导体被用于蓝色LED灯的开发。学生们在北卡罗来纳州立大学材料科学与工程教授罗伯特·戴维斯(Robert Davis)的指导下开始的工作，于1987年从北卡罗来纳州立大学分离出来，成立了Cree Research，总部设在三角研究园区，最终成为世界上最大的LED照明生产商。

Cree开发了照明解决方案，如手机背光屏幕和照明系统，已经发展到全彩显示，如新的照明，沐浴在卡特-芬利体育场不断的红白波。

这项工作为进一步研究和开发宽带隙技术带来了经济效益。

改变

使用碳化硅和氮化镓作为其产品的基础，Palmour和他的团队开发的功率器件的性能提高了10倍;它们体积的缩小使它们更轻，效率更高。最初，他们的微波应用是用于军事目的。

帕尔默说:“我们的最终目标是制造高功率微波器件，我们现在仍在这样做。”“基本上，在更高的电场下工作的能力使我们的工作效率远远高于现有的硅器件。”

Wolfspeed现在的重点是为电动汽车和其他应用提供更高效的动力系统，例如由碳化硅半导体驱动的可再生能源和存储。

“这就是他们改变游戏规则的地方，”北卡罗来纳州立大学校长兰迪·伍德森说。“他们的技术确实是新一代电动汽车的核心，基本上是所有试图利用储存能量运行的东西的核心。”

这种不断发展的技术是奥巴马总统推动创建“美国动力”(PowerAmerica)的推动力。“美国动力”是一家由能源部资助的研究所，总部设在北卡罗来纳州立大学百年纪念校区。奥巴马宣布了“美国动力”的成立2014年1月15日，在北卡罗来纳州立大学校园举行的全国活动上。

通过公私伙伴关系，“美国电力”的使命是将这项技术推向市场，以减少美国的能源消耗，提高制造业的竞争力。

“沃尔夫斯比，尤其是约翰·帕尔默，在帮助‘美国动力’赢得拨款并开始运作的过程中发挥了领导作用，”北卡罗来纳州立大学电气和计算机工程教授约翰·穆特说。“通过将整个供应链的行业成员聚集在一起，与学术界和政府合作，每个人都受益。”

聚焦碳化硅

2015年，Cree的电源和射频部门成为Wolfspeed，这是一个由北卡罗来纳州立大学校友在其企业领导层中完全认可的名称。

帕尔默说:“我们想向北卡罗来纳州立大学的根致敬。”

狼速部门将被分拆成自己的公司，然后被一家国际企业集团收购。由于国家安全方面的考虑，一项拟议中的交易被否决了。

2017年，Cree聘请了首席执行官格雷格·洛威(Gregg Lowe)，并出售了其照明和LED部门，专注于碳化硅材料和半导体器件。去年，整个公司被重新命名为Wolfspeed，其标志中有一只狼，一系列电源模块的名称中包括“狼”。

两年前，该公司在纽约破土动工，在世界上第一个，最大的和唯一的碳化硅晶圆制造工厂。

帕尔默说:“多年来，我们有点像这个行业的红发继子，因为我们不像照明和LED部门那样支付账单。”“我们一直在努力争取资源和资金。

“我们总觉得自己像一群狼。”

现在情况已经不同了。而Wolfspeed的功率和射频半导体器件加速成为公司唯一的重点，正是它在9月9日发布改变游戏规则的公告的原因。

驱动未来

在这一宣布的阴影下，帕尔默想要分享在他的家乡建立一个主要材料生产设施的重要性，在他的家乡，制造业传统上约占该州经济的四分之一。

他知道Wolfspeed不仅会从该州大学系统培养的本土技术人才中受益，而且还会为该州拥有增长基础设施的地区带来更多的经济繁荣。

“我一直是北卡大学系统的粉丝，”帕尔默说。“这仍然是世界上最好的交易之一，它让这么多人有机会接受教育。

“所以这对我来说非常非常满意，没有其他的方式来表达。我们已经在北卡罗莱纳州雇佣了几千名员工。这一数字将大幅上升。”

对于伍德森来说，这简直是天籁之音。伍德森是加州最大大学的校长，也是全美培养准备工作人才的顶尖学府之一。

伍德森说:“Wolfspeed本可以在任何地方建这个工厂，但从一开始，他们就想支持北卡罗来纳州，因为北卡罗来纳州一直支持他们。”“他们还可以获得北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳州A&T大学的人才，以提供必要的劳动力。

“拥有一家基于我们大学的研究而成立的公司，并拥有以北卡罗来纳州为家的人，对这个州来说意义重大。”

狼的力量

北卡州立大学通过与全州经济发展机构密切合作，并利用电气和计算机工程系的Muth和Dan Stancil以及大学纳米制造设施的Fred Kish和Phil Barletta等教职员工的专业知识，帮助Wolfspeed在查塔姆县的扩张。

北卡州立大学经济发展主任汤姆·怀特(Tom White)在整个招聘过程中领导了该校与合作伙伴的协调工作。他表示，团队合作在将这一概念变为现实方面发挥了重要作用。

新工厂将专注于为纽约莫霍克谷工厂生产200毫米硅晶圆，这些晶圆将被制造成功率半导体器件，为客户提供服务。

其主要目的是在公众迫切需要解决方案的时候，解决让电动汽车更具商业可行性和可负担性的棘手问题。

“如果你看看电动汽车在美国市场的渗透率，你会发现它仍然很低，”帕尔默说。“目前售出的汽车中约有3%是电动汽车，但预计到2030年这一比例将达到30%或40%。

“新工厂的目的是满足20年代末和30年代初的市场需求。如果我们获得了我们所希望的市场渗透率，内燃机汽车的成本将会上升，而电池电动汽车的成本将会下降。

“在这种情况下，购买纯电动汽车是一个明智的选择。”

高效、可靠、智能

Wolfspeed还参与制造其他应用的无处不在的组件，包括变速驱动器，如HVAC系统，机器人电机和半导体生产的高频电源。

穆特说:“碳化硅最终将在几乎每一辆汽车、太阳能和风力发电场、大型工业机器和数据中心发挥关键作用。”“这对我们国家安全至关重要的电网和基础设施也有重大影响。

“我们期望碳化硅和超宽带隙材料将使我们的电网高效、可靠和智能。”

这项技术是通过北卡罗来纳州立大学开始的工作实现的，随着Wolfspeed在该州中部地区扩大生产设施，这项工作将继续下去。

“在美国，北卡罗来纳州已经是碳化硅的中心，我们打算保持这种状态，”Palmour说。