《電子技術(shù)應(yīng)用》
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SOI技術(shù)火爆背后的大贏家

2021-10-30
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: SOI

  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(jī),、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(jī)遇,。

  “首先在智能手機(jī)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(jī)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(yán)格的限制,?!标愇暮榻又f。

  “以上場景都是SOI晶圓的機(jī)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(jìn)行阻抗值的調(diào)整,,達(dá)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(dāng)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(jìn)行鍵合。

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  他進(jìn)一步指出,,進(jìn)行相關(guān)操作前,,我們需要先準(zhǔn)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(jī)(implanter)進(jìn)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(jìn)行翻轉(zhuǎn),,翻轉(zhuǎn)后跟B片進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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?!标愇暮檠a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(jī),、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(jī)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,。

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  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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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),。

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  “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?!标愇暮橹赋?。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(dāng)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(jìn)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(kuò)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(jìn)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,。




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