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优化衬底 改变生活,Soitec潜挖新材料、新技术

2019-09-27
作者:王洁
来源:电子技术应用
关键词: 优化衬底 GaN POI SOI Soitec

受开云棋牌官网在线客服物理极限的限制,为了延续摩尔定律,开云棋牌官网在线客服厂商不得不打破常规寻求新的解决方案,其中3D晶体管、先进封装技术被认为在未来可以再提升50倍左右的晶体管密度,因而也得到了很大的关注。那么再往后呢?显然这样的延续也将会遇到瓶颈,而更为底层的衬底材料优化则成为芯片性能提升的根本所在。

作为全球优化衬底最大的制造商,Soitec提倡通过材料及衬底的设计和生产来改善人们的生活。9月19日,Soitec在北京向媒体展示了其SOI产品组合,以及面向5G市场的新材料和产品布局。

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Soitec全球战略执行副总裁Thomas Piliszczuk

Thomas Piliszczuk表示,衬底材料是晶体管的重要组成部分,其结构对终端产品的性能和表现有着直接影响,因此Soitec一直和终端产品的厂商有非常密切的合作。智能手机、物联网、汽车、云计算与基础设施是Soitec关注的四大市场,受5G、AI、智慧能源三大趋势的影响,这四大市场有很大的发展前景。

第三代开云棋牌官网在线客服材料迎发展机遇

开云棋牌官网在线客服产业发展至今经历了三个阶段,第一代开云棋牌官网在线客服材料以硅为代表;第二代开云棋牌官网在线客服材料砷化镓也已经广泛应用;而以氮化镓和碳化硅等宽禁带为代表的第三代开云棋牌官网在线客服材料,相较前两代产品性能优势显著。

Soitec的产品系列中,传统的硅基衬底产品已经得以广泛应用,如用于数字运算的FD-SOI、用于手机射频前端模块的RF- SOI、用于高压原件集成的Power-SOI、用于光学数据收发的Photonics-SOI和用于手机图像处理的Imager-SOI等。

非硅类材料方面,随着5G的发展,用于下一代射频滤波器的绝缘材料POI以及用于5G和功率器件的氮化镓(GaN)材料(硅或碳化硅上再加一层氮化镓的衬底材料)的产品将迎来更多的商用机会。

通讯器件是发展最快的产业之一,与此同时,Soitec也在不久前宣布了扩大POI产能,来满足客户对此类技术和产品的需求。纵观射频模块的演进,3G时代只需要几个滤波器,4G时代滤波器的数量达到了60-80个,5G时代则是120-150个,因此滤波器市场潜力巨大的。 Thomas 透露,包括一线的RF厂商,很多企业会陆续量产基于POI的射频前端模块。

Thomas介绍道:“预计POI每年市场需求约达几百万。POI现在只是6英寸,未来会满足到200mm和300mm这样的规格。”

此外,Thomas 透露,Soitec正在研发新一代的材料:“我们在开发新的材料,叫做硅基铟氮化镓,主要用于MicroLED,生产高分辨率、低功耗的显示屏,如智能手表、智能手机领域的应用等。这个新的材料在未来几年将会非常受欢迎。”

GaN大规模商用时机成熟

GaN能够在高频条件下工作并保持高性能、高效率,其主要价值是用于射频高频率和高功耗领域,如5G基站方面。

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RF-5G

经过几十年的研发,GaN已经基本成熟,可以大规模的商业化使用。看准了GaN的市场潜质,2019年5月,Soitec收购了领先的GaN外延硅片供应商EpiGaN,将氮化镓纳入其优化衬底产品组合。至此,Soitec可以持续推出RF-SOI、FD-SOI的产品,以及POI的产品,满足未来5G客户对各类技术和产品的要求。

相比硅和SOI,GaN的成本要高一些。Thomas认为,GaN包括Si衬底GaN和SiC衬底GaN。硅上GaN是以Si为底,成本比SiC、GaN便宜很多。Soitec在努力提高此类技术的性能,使这项成本较低的技术能够满足市场需求,特别是在基站应用领域。用SI衬底GaN来尽量替代SiC衬底GaN,以此来减少技术的成本。

此外,Soitec还从4、6英寸移到8英寸来生产,通过大规模、工业化生产提高良率,节省成本。

颠覆汽车行业的新材料SiC

汽车领域,优化衬底材料的使用分三部分,第一部分是汽车的电力,Power-SOI、功率FD-SOI、氮化镓都有广泛的使用;第二部分是自动驾驶,FD-SOI大规模应用于自动数据采集系统和信息娱乐应用处理器;第三部分是车载的显示屏和传感器,Imager/Photonics-SOI 用于雷达传感器,FD-SOI用于雷达传感器前端模块,InGaNOS 用于车载显示屏MicroLED。

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SiC vs. Si

在汽车电力方面,还有另外一种材料——碳化硅(SiC)。Thomas这样说道:“SiC用于很多的元器件中,能够提高汽车的巡航距离。在电动汽车引擎的领域,未来它将会在一些关键的部件当中替代硅。其中的一个关键元器件也就是换流器、逆变器,在这个领域中碳SiC替代硅会产生非常重要的价值和优势。Soitec正在开发这种技术,使用Smart CutTM、Smart StackingTM技术开发新的材料。”

Thomas认为,SiC至少会颠覆汽车行业的材料使用,Soitec在2020年初将会带来一个能够颠覆行业的一些新产品。

SOI产业联盟推动行业发展

SOI产业联盟是SOI行业的一个最领先的组织,涵盖整个SOI行业价值链中的企业,包括产学研各个机构,旨在推动SOI行业的发展。目前有33个成员,遍布世界各地,包括大小企业、初创企业、研究机构等。

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Soitec首席执行官顾问、SOI产业联盟董事长兼执行理事Carlos Mazure博士

Soitec首席执行官顾问、SOI产业联盟董事长兼执行理事Carlos Mazure博士介绍:“目前行业的重点是发展相关的设计IP,来最大限度发挥SOI技术的能量,这是我们下一步要做的。”

SOI技术的推动力来自于我们的生活,物联网、汽车、消费产品,它们相互连接,推动着SOI技术的发展。

Carlos指出,FD-SOI整个生态系统已经就绪,整个供应链也已经就绪,并且处于不断的发展成熟当中。针对5G技术的SOI整个生态系统已经就绪了,而且市场需求非常强烈。中国是5G的领导市场,RF-SOI已经作为4G前端模块的标准,它所带来的各种好处也延伸到sub-6 GHz 5G的技术当中。

可以看出,传统硅类材料已经无法完全满足市场需求,随着5G的到来,对于氮化镓和POI的需求会越来越大,Soitec的产品已经相应地提前做好准备。此外,用于MicroLED显示屏硅上的铟氮化镓和用于电动汽车中替代硅材料的碳化硅也在Soitec的产品计划中。Soitec有一个全球的合作网络,包括中国的合作伙伴。“如果想要取得成功,不仅仅是依靠我们的技术和产品,还要依靠我们整个生态系统的密切合作。” Thomas介绍总结道。


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