光刻工程师使用GCA AutoStep 200 晶圆步进机，它允许北卡罗来纳州立大学 (NCSU) 纳米加工设施的用户将小至 500 纳米 (0.000019685") 的特征图案化到半导体晶圆上。（由 NCSU 提供）而用于电力电子的硅芯片是美国的一项创新，他们的生产从美国的制造商转移到东亚的制造商。Victor Veliadis 正在尽最大努力避免这种情况发生在性能优于硅的碳化硅 (SiC) 芯片上。
Veliadis 是 PowerAmerica 的执行董事、首席技术官兼首席研究员，他在优质 SiC 芯片的生产地拥有股份。PowerAmerica 是美国制造部的一家研究所，在促进生产流程、开发可靠性中心和 esta 方面发挥了重要作用建立国内 SiC 芯片制造行业。
“作为 PowerAmerica，我们支持模仿硅的美国 SiC 制造行业，因此我们的技术没有流失到海外，”他说。 “我们最终让来自中国和欧洲的公司来到美国制造 SiC 零件。我们在制造这些设备方面非常非常有竞争力。”
SiC 芯片及其由氮化镓 (GaN) 制成的宽带隙 (WBG) 半导体表亲比据芯片制造商 X-FAB 的网站称，硅芯片可以更小、更简单、重量更轻，并且被证明非常坚固和可靠，该公司在德克萨斯州拥有一家代工厂。凭借其高导热性，SiC 是最佳选择高温应用的理想选择，例如工业和动力系统应用、牵引或轨道逆变器以及智能电网。 GaN 非常适用于消费产品的电源或充电器、音频放大器或 48V 板网转换系统，可节省车辆燃料并减少排放。
东亚已经在 GaN 芯片的生产中占据主导地位。
到目前为止，WBG 芯片的发展很大程度上归功于其在 X-FAB 引用的广泛应用中的能源效率，以及军事推进和武器系统。 Veliadis 说，美国国防部为其国内开发的早期阶段提供了资金。
美国可以通过改造旧的硅芯片工厂和实现生产自动化来保持在 SiC 行业的竞争力，他说。目前国内生产主要是通过利用现有硅芯片工厂的产能。
“你可以用 SiC 为生产旧硅片的过时工厂注入新的活力有点失去动力的图标技术，”Veliadis 说。 “通过使用旧的、完全折旧的设备，间接成本会下降。”
他补充说，现在需要的是大规模生产以进一步降低芯片的价格。对量产 SiC 芯片需求的最大希望在于消费和车队电动汽车 (EV)。电动汽车有望成为应对和缓解气候变化的最佳希望之一。它们也恰好是乔·拜登总统提议的基础设施计划的重要组成部分，该计划可能包括将纳税人的钱用于研发，并提供消费者所得税抵免以促进电动汽车行业的发展。
“什么我真的很兴奋本届政府正在推动绿色技术和清洁能源，”后者是 PowerAmerica 的重点，Veliadis 说。 “我认为电动汽车，因为它们的效率更高，结合以可再生方式生产的电力，是减少作为温室效应一部分的二氧化碳排放量的极佳方法。我认为这一切都朝着正确的方向发展，如果我们采取正确的战略举措，它可以为美国带来巨大的制造业增长，并为我们的国家安全做出贡献。”
华盛顿对清洁能源的推动可能会到来对于 PowerAmerica 来说，时机恰到好处，因为该研究所从能源部获得的六年资助即将结束。
该研究所将继续资助成员选定的项目。研究管理和传播主管 Randy Bickford 说，它得到会员会费的可持续支持。
“我们也在寻找额外的联邦资金，”他说。 “我们认为美国制造业和相关联邦机构希望看到我们继续下去。”
高效率消耗更少的电子能源
在 Veliadis 和 Bickford 讨论 PowerAmerica 的未来时，该研究所资助的项目继续推进。
在 PowerAmerica 最近的一个项目中，机器人、电力、重型电气设备和自动化技术跨国公司ABB正与弗吉尼亚理工学院和州立大学合作开发一款低电压、大电流的基于GaN的48V-1V、300A单级LLC转换器，广泛用于高性能计算机和数据中心服务器。
该器件提供业界领先的效率，占用的电路板空间不到同等解决方案的一半。
“效率和功率密度是数据中心电源转换器的两个主要性能因素，”V.R. ABB 执行咨询科学家兼转换器研究首席研究员 Ramanan 表示。
其他组件的矿石空间，例如 CPU/GPU [中央和图形处理单元]，”他补充道。
PowerAmerica 提供了该项目一半的资金，并与 WBG 设备制造商建立了联系，Ramanan 说.
当 ABB 需要对其高科技研究设备进行独立测试时，他可以致电 NIRE（美国国家可再生能源研究所）。
PowerAmerica 提供了 50- NIRE 集团建立独立 WBG 测试设施的 50 成本分摊计划。据公司网站介绍，得克萨斯理工大学于 2010 年成立了 NIRE 集团，作为测试设施项目的合作伙伴提供了指导。
“我们需要一个独立的应用工程师中心来确认可靠性和耐用性超出制造商声称的内容，”Veliadis 说。 “这通过 [提供] 独立测试来建立信心。”
因为下一代 SiC 和 GaN 工程样品功率器件 a由于通常供不应求，PowerAmerica 运营着一个设备库，供像 Ramanan 这样的研究人员快速获得它们。
此外，该研究所还培训了 400 多名大学生从事 Ramanan 为之开展的技术工作ABB，它已经通过其短期课程、教程和网络研讨会对 3,500 名 WBG 技术参与者进行了培训。
“我们的想法是培训现有员工以提高对这些技术的认识，并通过大学培训这些人，在一两年内，发现自己在工业界从事这些技术并培训其他人，或者在大学担任教授培训下一代学生，”Veliadis 说，他本人是北卡罗来纳州立大学的电气和计算机工程教授， PowerAmerica 为基础。
