半導體材料創新鞏固產業供應鏈，賦能智能手機、汽車領域

現階段,在整個半導體產業鏈中,針對供應優化襯底材料方面的角色來說,主要技術用于加工晶體管隨之產品直接進入到工業及終端市場,最后滲透到消費端產品中。材料和襯底是晶體管重要的組成部分,這也凸顯了晶體管的重要性,且對于終端產品性能、功能起到決定性作用。

Soitec 全球策略執行副總裁 Thomas Piliszczuk(左)

Soitec首席執行官顧問、SOI 產業聯盟董事長兼執行理事 Carlos Mazure(右)

 2019年9月19日,Soitec首席執行官顧問、SOI 產業聯盟董事長兼執行理事Carlos Mazure及 Soitec 全球策略執行副總裁 Thomas Piliszczuk 博士為《電子產品世界》記者介紹收購氮化鎵外延硅片材料供應商 EpiGaN 為Soitec帶來的新機遇以及在硅基及第三代半導體材料的布局。

襯底產品組合適用廣泛領域

Soitec的核心科技在材料方面,其最前沿的技術在于不同材料的融合方面,以滿足終端用戶對于材料性能的不同要求。

處理器與集成芯片方面,FD-SOI通過簡單的模擬/射頻整合可用于高功效和靈活的數字運算;射頻前端模塊(RF-SOI)具有高效的移動通信效果,對于手機的射頻功能是一大助力。高功率(Power-SOI)用于高壓元件集成,適用汽車和工業生產;光學Photonics-SOI將高性能光學器件集成,適用于光和數據接收應用;圖像傳感器Imager-SOI用于提高近紅外光譜技術(NIR)的圖像性能,在手機面部識別方面占據優勢?？梢钥闯鲋T類產品都是以Si元素為基礎,Soitec作為材料供應商也延伸到其他復合型材料,例如:壓電型絕緣材料適用于下一代絕緣過濾器,同時包含SiC和GaN用于下一代半導體材料。

POI技術滿足前沿手機濾波器功能

濾波器在智能手機前端模塊、射頻模塊中至關重要,其功能在于選擇頻譜信號進行過濾。隨著4G、5G的到來,頻譜的密集化趨勢需要手機前端射頻模塊進行過濾。因此需要利用功能強大的濾波器甄別選擇某一頻率信號。POI技術主要用于滿足在4G、5G時代對濾波器強大功能的要求?，F階段使用前端模塊濾波器行業的主要企業很多都在使用POI技術。

Soitec近期已經宣布擴大POI產能,以滿足市場對此類技術和產品的需求。預計未來幾年對于此類技術或基于此技術襯底產品的需求會非常大。

GaN材料應用于智能手機

氮化鎵材料在過去的幾十年研發征程中,已經趨于成熟了且可以大規模商業化使用。在Soitec我們內部認為現在時機已成熟,可以參與到這個技術的開發。現階段Soitec已經收購了領先的氮化鎵(GaN)外延硅片供應商——EpiGaN nv,將氮化鎵納入其優化襯底產品組合。

手機主要功能主要分為射頻、計算分析、傳感器,三項功能模塊。針對使用這三項功能模塊智能手機的功能,也有不同的工程襯底產品。通訊方面,從射頻SOI、FD-SOI到POI以至于氮化鎵都在使用,也就意味著在智能手機當中優化襯底含量在不斷提高。

Soitec新材料“硅基銦氮化鎵”主要用于MicroLED功能。“硅基銦氮化鎵”在未來幾年將會大規模在市場現身,其對于生產高分辨率、低功耗顯示屏以及智能手表、智能手機等等領域是一大助力。

汽車領域中優化襯底材料的使用

在優化襯底材料方面,相對于汽車領域的使用主要分三個部分:汽車電力、自動駕駛,車載顯示屏和傳感器。在汽車電力方面,Power SOI以及功率FD-SOI、氮化鎵都有廣泛的使用。

另外一方面是行業廣為關注的碳化硅材料,碳化硅材料主要應用于元器件當中助力提高汽車的巡航距離。在電動汽車引擎的領域,未來將會替代硅在一些關鍵部件當中的作用,例如換流器、逆變器,在汽車領域中碳化硅相對硅材料的取代將會產生非常重要的價值和優勢。

Smart Cut^TM技術解決碳化硅晶圓量產問題

目前有關碳化硅材料的供應問題成為一種桎梏,碳化硅晶圓生產較為困難供應鏈較緊張,且由于這種晶圓高昂的價格、晶體的天然缺陷使得良率無法提高。

Soitec已經開發出一種新方法Smart Cut^TM技術希望徹底改變現狀。Smart Cut^TM類似一種納米級別的刀刃,可以使設備被切割成非常薄、完美的硅層,且能夠疊加到其他的機體之上。不同的硅層切割后,疊加在不同的機體上面,可以實現不同的組合,從而助力實現生產高質量的優化襯底、超薄晶體間的疊加、晶體和非晶體之間的疊加。此類技術的問世,意味著產量提升及成本下降,晶圓的價格也會隨之降低。

技術市場方面,包括設備、汽車領域的用戶表示Smart Cut^TM技術的實現意味著許多電動汽車的元器件都可以使用碳化硅的產品。一旦產品上市,在中國市場,對于整個碳化硅產品將是非常重要的一環。