受半導(dǎo)體物理極限的限制，為了延續(xù)摩爾定律，半導(dǎo)體廠商不得不打破常規(guī)尋求新的解決方案，其中3D晶體管、先進(jìn)封裝技術(shù)被認(rèn)為在未來(lái)可以再提升50倍左右的晶體管密度，因而也得到了很大的關(guān)注。那么再往后呢？顯然這樣的延續(xù)也將會(huì)遇到瓶頸，而更為底層的襯底材料優(yōu)化則成為芯片性能提升的根本所在。
作為全球優(yōu)化襯底最大的制造商，Soitec提倡通過(guò)材料及襯底的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)來(lái)改善人們的生活。9月19日，Soitec在北京向媒體展示了其SOI產(chǎn)品組合，以及面向5G市場(chǎng)的新材料和產(chǎn)品布局。
Soitec全球戰(zhàn)略執(zhí)行副總裁Thomas Piliszczuk
Thomas Piliszczuk表示，襯底材料是晶體管的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)對(duì)終端產(chǎn)品的性能和表現(xiàn)有著直接影響，因此Soitec一直和終端產(chǎn)品的廠商有非常密切的合作。智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、汽車、云計(jì)算與基礎(chǔ)設(shè)施是Soitec關(guān)注的四大市場(chǎng)，受5G、AI、智慧能源三大趨勢(shì)的影響，這四大市場(chǎng)有很大的發(fā)展前景。
第三代半導(dǎo)體材料迎發(fā)展機(jī)遇
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今經(jīng)歷了三個(gè)階段，第一代半導(dǎo)體材料以硅為代表；第二代半導(dǎo)體材料砷化鎵也已經(jīng)廣泛應(yīng)用；而以氮化鎵和碳化硅等寬禁帶為代表的第三代半導(dǎo)體材料，相較前兩代產(chǎn)品性能優(yōu)勢(shì)顯著。
Soitec的產(chǎn)品系列中，傳統(tǒng)的硅基襯底產(chǎn)品已經(jīng)得以廣泛應(yīng)用，如用于數(shù)字運(yùn)算的FD-SOI、用于手機(jī)射頻前端模塊的RF- SOI、用于高壓原件集成的Power-SOI、用于光學(xué)數(shù)據(jù)收發(fā)的Photonics-SOI和用于手機(jī)圖像處理的Imager-SOI等。
非硅類材料方面，隨著5G的發(fā)展，用于下一代射頻濾波器的絕緣材料POI以及用于5G和功率器件的氮化鎵（GaN）材料（硅或碳化硅上再加一層氮化鎵的襯底材料）的產(chǎn)品將迎來(lái)更多的商用機(jī)會(huì)。
通訊器件是發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一，與此同時(shí)，Soitec也在不久前宣布了擴(kuò)大POI產(chǎn)能，來(lái)滿足客戶對(duì)此類技術(shù)和產(chǎn)品的需求?？v觀射頻模塊的演進(jìn)，3G時(shí)代只需要幾個(gè)濾波器，4G時(shí)代濾波器的數(shù)量達(dá)到了60-80個(gè)，5G時(shí)代則是120-150個(gè)，因此濾波器市場(chǎng)潛力巨大的。 Thomas 透露，包括一線的RF廠商，很多企業(yè)會(huì)陸續(xù)量產(chǎn)基于POI的射頻前端模塊。
Thomas介紹道：“預(yù)計(jì)POI每年市場(chǎng)需求約達(dá)幾百萬(wàn)。POI現(xiàn)在只是6英寸，未來(lái)會(huì)滿足到200mm和300mm這樣的規(guī)格?！?/p>
此外，Thomas 透露，Soitec正在研發(fā)新一代的材料：“我們?cè)陂_(kāi)發(fā)新的材料，叫做硅基銦氮化鎵，主要用于MicroLED，生產(chǎn)高分辨率、低功耗的顯示屏，如智能手表、智能手機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用等。這個(gè)新的材料在未來(lái)幾年將會(huì)非常受歡迎?！?/p>
GaN大規(guī)模商用時(shí)機(jī)成熟
GaN能夠在高頻條件下工作并保持高性能、高效率，其主要價(jià)值是用于射頻高頻率和高功耗領(lǐng)域，如5G基站方面。
RF-5G
經(jīng)過(guò)幾十年的研發(fā)，GaN已經(jīng)基本成熟，可以大規(guī)模的商業(yè)化使用。看準(zhǔn)了GaN的市場(chǎng)潛質(zhì)，2019年5月，Soitec收購(gòu)了領(lǐng)先的GaN外延硅片供應(yīng)商EpiGaN，將氮化鎵納入其優(yōu)化襯底產(chǎn)品組合。至此，Soitec可以持續(xù)推出RF-SOI、FD-SOI的產(chǎn)品，以及POI的產(chǎn)品，滿足未來(lái)5G客戶對(duì)各類技術(shù)和產(chǎn)品的要求。
相比硅和SOI，GaN的成本要高一些。Thomas認(rèn)為，GaN包括Si襯底GaN和SiC襯底GaN。硅上GaN是以Si為底，成本比SiC、GaN便宜很多。Soitec在努力提高此類技術(shù)的性能，使這項(xiàng)成本較低的技術(shù)能夠滿足市場(chǎng)需求，特別是在基站應(yīng)用領(lǐng)域。用SI襯底GaN來(lái)盡量替代SiC襯底GaN，以此來(lái)減少技術(shù)的成本。
此外，Soitec還從4、6英寸移到8英寸來(lái)生產(chǎn)，通過(guò)大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)提高良率，節(jié)省成本。
顛覆汽車行業(yè)的新材料SiC
汽車領(lǐng)域，優(yōu)化襯底材料的使用分三部分，第一部分是汽車的電力，Power-SOI、功率FD-SOI、氮化鎵都有廣泛的使用；第二部分是自動(dòng)駕駛，F(xiàn)D-SOI大規(guī)模應(yīng)用于自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和信息娛樂(lè)應(yīng)用處理器；第三部分是車載的顯示屏和傳感器，Imager/Photonics-SOI 用于雷達(dá)傳感器，F(xiàn)D-SOI用于雷達(dá)傳感器前端模塊，InGaNOS 用于車載顯示屏MicroLED。
SiC vs. Si
在汽車電力方面，還有另外一種材料——碳化硅（SiC）。Thomas這樣說(shuō)道：“SiC用于很多的元器件中，能夠提高汽車的巡航距離。在電動(dòng)汽車引擎的領(lǐng)域，未來(lái)它將會(huì)在一些關(guān)鍵的部件當(dāng)中替代硅。其中的一個(gè)關(guān)鍵元器件也就是換流器、逆變器，在這個(gè)領(lǐng)域中碳SiC替代硅會(huì)產(chǎn)生非常重要的價(jià)值和優(yōu)勢(shì)。Soitec正在開(kāi)發(fā)這種技術(shù)，使用Smart CutTM、Smart StackingTM技術(shù)開(kāi)發(fā)新的材料?！?/p>
Thomas認(rèn)為，SiC至少會(huì)顛覆汽車行業(yè)的材料使用，Soitec在2020年初將會(huì)帶來(lái)一個(gè)能夠顛覆行業(yè)的一些新產(chǎn)品。
SOI產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟推動(dòng)行業(yè)發(fā)展
SOI產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟是SOI行業(yè)的一個(gè)最領(lǐng)先的組織，涵蓋整個(gè)SOI行業(yè)價(jià)值鏈中的企業(yè)，包括產(chǎn)學(xué)研各個(gè)機(jī)構(gòu)，旨在推動(dòng)SOI行業(yè)的發(fā)展。目前有33個(gè)成員，遍布世界各地，包括大小企業(yè)、初創(chuàng)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)等。
Soitec首席執(zhí)行官顧問(wèn)、SOI產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟董事長(zhǎng)兼執(zhí)行理事Carlos Mazure博士
Soitec首席執(zhí)行官顧問(wèn)、SOI產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟董事長(zhǎng)兼執(zhí)行理事Carlos Mazure博士介紹：“目前行業(yè)的重點(diǎn)是發(fā)展相關(guān)的設(shè)計(jì)IP，來(lái)最大限度發(fā)揮SOI技術(shù)的能量，這是我們下一步要做的?！?/p>
SOI技術(shù)的推動(dòng)力來(lái)自于我們的生活，物聯(lián)網(wǎng)、汽車、消費(fèi)產(chǎn)品，它們相互連接，推動(dòng)著SOI技術(shù)的發(fā)展。
Carlos指出，F(xiàn)D-SOI整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)就緒，整個(gè)供應(yīng)鏈也已經(jīng)就緒，并且處于不斷的發(fā)展成熟當(dāng)中。針對(duì)5G技術(shù)的SOI整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)就緒了，而且市場(chǎng)需求非常強(qiáng)烈。中國(guó)是5G的領(lǐng)導(dǎo)市場(chǎng)，RF-SOI已經(jīng)作為4G前端模塊的標(biāo)準(zhǔn)，它所帶來(lái)的各種好處也延伸到sub-6 GHz 5G的技術(shù)當(dāng)中。
可以看出，傳統(tǒng)硅類材料已經(jīng)無(wú)法完全滿足市場(chǎng)需求，隨著5G的到來(lái)，對(duì)于氮化鎵和POI的需求會(huì)越來(lái)越大，Soitec的產(chǎn)品已經(jīng)相應(yīng)地提前做好準(zhǔn)備。此外，用于MicroLED顯示屏硅上的銦氮化鎵和用于電動(dòng)汽車中替代硅材料的碳化硅也在Soitec的產(chǎn)品計(jì)劃中。Soitec有一個(gè)全球的合作網(wǎng)絡(luò)，包括中國(guó)的合作伙伴?！叭绻胍〉贸晒?，不僅僅是依靠我們的技術(shù)和產(chǎn)品，還要依靠我們整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的密切合作。” Thomas介紹總結(jié)道。