正如Soitec中國區(qū)銷售總監(jiān)陳文洪在接受半導(dǎo)體行業(yè)觀察記者采訪時候所說,,因為智能手機,、汽車和物聯(lián)網(wǎng)市場的火熱,SOI晶圓在未來幾年會有巨大的成長機遇,。
“首先在智能手機方面,,因為現(xiàn)在正處于從4G往5G升級的階段,,這就帶來了更多的射頻機會;其次在汽車領(lǐng)域,,隨著新能源和智能汽車漸成主流,,便創(chuàng)造了更多傳感器和BCD器件需求;來到物聯(lián)網(wǎng)市場,,因為其應(yīng)用特性,,便對器件的低功耗有了嚴格的限制?!标愇暮榻又f,。
“以上場景都是SOI晶圓的機會”,陳文洪強調(diào)。
SOI越來越火,,Soitec走上舞臺中心
所謂SOI,,也就是Silicon On Insulator的簡稱,也就是硅晶體管結(jié)構(gòu)在絕緣體之上的意思,。從原理上看,,SOI就是在頂部的硅器件層下方加入一層絕緣體層,從而使相鄰的硅晶體管分離,。這樣可將相鄰晶體管之間的寄生電容減少一半,。SOI的優(yōu)點是可以較易提升時鐘頻率,并減少電流漏電,,幫助打造更為省電的IC,。同時,因為SOI晶圓本身襯底的阻抗值的部分也會影響到器件的表現(xiàn),,因此后來也有公司在襯底上進行阻抗值的調(diào)整,,達到射頻器件特性的提升。
在先驅(qū)們的探索下,,SOI晶圓在射頻,、功率和硅光等多個領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用,而成立于1992年的Soitec無疑是當中的一個專家,。作為一家專注于半導(dǎo)體材料的領(lǐng)先企業(yè),,Soitec擁有包括Smart CutTM技術(shù)、外延技術(shù)和智能堆疊技術(shù)在內(nèi)的三項核心技術(shù)和專業(yè)工程材料,。正是這些技術(shù)的推動下,,Soitec成長為全球最大的“優(yōu)化襯底”供應(yīng)商。其中,,Smart Cut技術(shù)更是能讓Soitec可以領(lǐng)先全球的根本,。
陳文洪告訴記者,公司的專利技術(shù)Smart Cut是一個薄層的遷移技術(shù),,可以把不同的材質(zhì)進行鍵合。
他進一步指出,,進行相關(guān)操作前,,我們需要先準備好有A和B兩片晶圓。其中A片作為施主片,,B片作為支撐襯底,。而生產(chǎn)SOI晶圓的第一步就是先把A做一個氧化,這樣的話在表面就長了一層氧化物,,之后用離子注入機(implanter)進行注入,。借助注入步驟,就能夠把A晶圓內(nèi)的這一層原子鍵破壞掉。破壞掉以后把這片晶圓進行翻轉(zhuǎn),,翻轉(zhuǎn)后跟B片進行鍵合,。然后,我們把損傷層加熱以后,,它就會打開,,完成一個剝離過程。通過這樣的操作留下的就是一片標準的SOI的晶圓,。
從陳文洪的介紹我們得知 ,,因為SOI已經(jīng)發(fā)展了三十年,而Soitec在這上面也已經(jīng)做到了爐火純青,。所以現(xiàn)在這個材料開始衍生到了和不同的材質(zhì)搭配,。例如玻璃、石英,,碳化硅,、氮化鎵,甚鉭酸鋰和鈮酸鋰都會成為選擇,。
“總之,,可以找到不同的材質(zhì)進行結(jié)合,讓它們變成復(fù)合片,,這是 Smart Cut 非常優(yōu)秀的特點,。”陳文洪補充,。
在基于自有技術(shù)發(fā)揮出SOI晶圓的巨大優(yōu)勢后,,Soitec正在和合作伙伴一起,推動噴國內(nèi)SOI技術(shù)來重構(gòu)我們未來的科技世界,。
SOI多線出擊,,硅光成為下一個爆發(fā)點
從相關(guān)介紹可以看到,過去三十多年的SOI發(fā)展中,,在包括Soitec在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的努力下,,行業(yè)內(nèi)已經(jīng)延伸出了豐富的SOI產(chǎn)品組合,包括FD-SOI,、RF-SOI,、Power-SOI、Photonics-SOI,、Imager-SOI,。同時也推出了非SOI產(chǎn)品 ,包括POI,、氮化鎵等,。這些產(chǎn)品在各自的領(lǐng)域也各具優(yōu)勢。
如 FD-SOI可通過簡單的模擬/射頻整合,可靈活用于高性能和低功耗的數(shù)字運算,,主要應(yīng)用在智能手機,、物聯(lián)網(wǎng)、5G,、汽車等對于高可靠性,、高集成度、低功耗,、低成本的應(yīng)用領(lǐng)域,;RF-SOI可應(yīng)用于射頻前端模塊,目前已經(jīng)成為智能手機的開關(guān)和天線調(diào)諧器的最佳解決方案,;Power-SOI致力于智能功率轉(zhuǎn)換電路,;Photonics-SOI則能應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、云計算等光通信領(lǐng)域,;Imager-SOI能滿足下一代圖像傳感器要求,。POI是可用于濾波器的新型壓電襯底。
在上述的多個領(lǐng)域,,Soitec都擁有其獨到的優(yōu)勢,。而在與陳文洪的交流中,他特別強調(diào)了SOI將在硅光領(lǐng)域的巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>
過去幾年,,因為高速網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枨鬂u增,,市場對光芯片需求也水漲船高。在過往,,這種器件一般是使用InP技術(shù)制造,。但后來,因為開發(fā)者對相關(guān)器件的功耗和尺寸有了越來越多的需求,,因此他們都把目光投向了硅光,,而SOI就是這個技術(shù)的最好賦能者。
據(jù)陳文洪介紹,,Soitec的Photonics-SOI結(jié)合了CMOS平臺的優(yōu)勢以及光的優(yōu)勢,。他進一步指出,CMOS平臺已經(jīng)發(fā)展了幾十年,,可以很容易地把器件做到高密度,,又因為CMOS平臺的產(chǎn)能更高。所以借助Photonics-SOI,,能夠幫助解決產(chǎn)能的瓶頸問題。同時,,硅光還綜合了光的低損耗,、長傳輸距離、強帶寬,且還不受電磁影響等優(yōu)勢,。這就讓整個器件無論是在什么樣的環(huán)境,,保持極高的穩(wěn)定性。
據(jù)了解,,目前,,Photonics-SOI 晶圓已經(jīng)讓標準CMOS晶圓廠實現(xiàn)了高速光發(fā)射器和接收器芯片的大批量生產(chǎn),為100GbE(千兆以太網(wǎng))和 400GbE 數(shù)據(jù)中心內(nèi)鏈路提供了高數(shù)據(jù)速率和高性價比的收發(fā)器解決方案,。除了Photonics-SOI 襯底外,,Soitec 還提供 Photonics-SOI+EPI 產(chǎn)品。該產(chǎn)品頂部硅層的厚度僅為幾微米,,目前可用于早期客戶樣品的開發(fā)和小批量生產(chǎn),。除此以外,Soitec 還提供 Photonics-SOI 的定制化服務(wù),。
“從趨勢上來看,,我相信硅光的市場份額會越來越大。預(yù)計從2023年起,,這種用SOI做的硅光收發(fā)器使用量占比會超過傳統(tǒng)的InP方案,。”陳文洪指出,。他同時也強調(diào),,即使SOI有如此多的優(yōu)勢,但未來在一定的時間范圍內(nèi),,SOI和InP這兩種不同的路線會并行,。因為當硅光在追求更高的帶寬的研發(fā)的同時,一些傳統(tǒng)的產(chǎn)品將在未來的一段時間內(nèi)繼續(xù)發(fā)揮作用,。
陳文洪告訴記者,,在過去幾年里,因為國內(nèi)廠商對硅光的興趣度增加,,催生了更多的SOI晶圓需求,。這再加上和FD-SOI、RF-SOI的需求,,倒逼他們?nèi)ミM一步提高SOI晶圓的供應(yīng),。他指出,Soitec目前在全球共有六個生產(chǎn)基地,,包括法國貝寧I,、貝寧II、貝寧III,、比利時,、新加坡,,以及與上海新傲科技合作的生產(chǎn)線。目前,,Soitec也在積極地擴張產(chǎn)能(特別是12寸的產(chǎn)能),。
按照規(guī)劃,Soitec會把其新加坡的工廠產(chǎn)能進一步增大,,以更好地服務(wù)其全球的客戶,。在SOI的推動下,一個與眾不同的科技新世界將要呈現(xiàn)我們眼前,,讓我們翹首以待,。