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,。縱觀射頻模塊的演進(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_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正在開發(fā)這種技術(shù),，使用Smart CutTM,、Smart StackingTM技術(shù)開發(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,。”
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,。