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优化衬底 改变生活,Soitec潜挖新材料、新777米奇影院

2019-09-27
王洁
米奇影院777米奇影院应用
关键词: 优化衬底 GaN POI SOI Soitec

受半导体物理极限的限制,为了延续摩尔定律,半导体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777米奇影院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米奇影院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。

第三代半导体材料迎发展机遇

半导体产业发展至今经历了三个阶段,第一代半导体材料以硅为代表;第二代半导体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半导体材料,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777米奇影院和产品的需求。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777米奇影院和产品的要求。

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777米奇影院的性能,使这项成本较低的777米奇影院能够满足市场需求,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777米奇影院的成本。

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777米奇影院,使用Smart CutTM、Smart StackingTM777米奇影院开发新的材料。”

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SOI777米奇影院的能量,这是我们下一步要做的。”

SOI777米奇影院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SOI777米奇影院的发展。

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5G777米奇影院的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777米奇影院当中。

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777米奇影院和产品,还要依靠我们整个生态系统的密切合作。” Thomas介绍总结道。