正如Soitec中國區(qū)銷售總監(jiān)陳文洪在接受半導體行業(yè)觀察記者采訪時候所說，因為智能手機、汽車和物聯(lián)網(wǎng)市場的火熱，SOI晶圓在未來幾年會有巨大的成長機遇。
“首先在智能手機方面，因為現(xiàn)在正處于從4G往5G升級的階段，這就帶來了更多的射頻機會；其次在汽車領域，隨著新能源和智能汽車漸成主流，便創(chuàng)造了更多傳感器和BCD器件需求；來到物聯(lián)網(wǎng)市場，因為其應用特性，便對器件的低功耗有了嚴格的限制。”陳文洪接著說。
“以上場景都是SOI晶圓的機會”，陳文洪強調(diào)。
SOI越來越火，Soitec走上舞臺中心
所謂SOI，也就是Silicon On Insulator的簡稱，也就是硅晶體管結構在絕緣體之上的意思。從原理上看，SOI就是在頂部的硅器件層下方加入一層絕緣體層，從而使相鄰的硅晶體管分離。這樣可將相鄰晶體管之間的寄生電容減少一半。SOI的優(yōu)點是可以較易提升時鐘頻率，并減少電流漏電，幫助打造更為省電的IC。同時，因為SOI晶圓本身襯底的阻抗值的部分也會影響到器件的表現(xiàn)，因此后來也有公司在襯底上進行阻抗值的調(diào)整，達到射頻器件特性的提升。
在先驅們的探索下，SOI晶圓在射頻、功率和硅光等多個領域發(fā)揮著越來越重要的作用，而成立于1992年的Soitec無疑是當中的一個專家。作為一家專注于半導體材料的領先企業(yè)，Soitec擁有包括Smart CutTM技術、外延技術和智能堆疊技術在內(nèi)的三項核心技術和專業(yè)工程材料。正是這些技術的推動下，Soitec成長為全球最大的“優(yōu)化襯底”供應商。其中，Smart Cut技術更是能讓Soitec可以領先全球的根本。
陳文洪告訴記者，公司的專利技術Smart Cut是一個薄層的遷移技術，可以把不同的材質(zhì)進行鍵合。
他進一步指出，進行相關操作前，我們需要先準備好有A和B兩片晶圓。其中A片作為施主片，B片作為支撐襯底。而生產(chǎn)SOI晶圓的第一步就是先把A做一個氧化，這樣的話在表面就長了一層氧化物，之后用離子注入機（implanter）進行注入。借助注入步驟，就能夠把A晶圓內(nèi)的這一層原子鍵破壞掉。破壞掉以后把這片晶圓進行翻轉，翻轉后跟B片進行鍵合。然后，我們把損傷層加熱以后，它就會打開，完成一個剝離過程。通過這樣的操作留下的就是一片標準的SOI的晶圓。
從陳文洪的介紹我們得知 ，因為SOI已經(jīng)發(fā)展了三十年，而Soitec在這上面也已經(jīng)做到了爐火純青。所以現(xiàn)在這個材料開始衍生到了和不同的材質(zhì)搭配。例如玻璃、石英，碳化硅、氮化鎵，甚鉭酸鋰和鈮酸鋰都會成為選擇。
“總之，可以找到不同的材質(zhì)進行結合，讓它們變成復合片，這是 Smart Cut 非常優(yōu)秀的特點。”陳文洪補充。
在基于自有技術發(fā)揮出SOI晶圓的巨大優(yōu)勢后，Soitec正在和合作伙伴一起，推動噴國內(nèi)SOI技術來重構我們未來的科技世界。
SOI多線出擊，硅光成為下一個爆發(fā)點
從相關介紹可以看到，過去三十多年的SOI發(fā)展中，在包括Soitec在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的努力下，行業(yè)內(nèi)已經(jīng)延伸出了豐富的SOI產(chǎn)品組合，包括FD-SOI、RF-SOI、Power-SOI、Photonics-SOI、Imager-SOI。同時也推出了非SOI產(chǎn)品 ，包括POI、氮化鎵等。這些產(chǎn)品在各自的領域也各具優(yōu)勢。
如 FD-SOI可通過簡單的模擬/射頻整合，可靈活用于高性能和低功耗的數(shù)字運算，主要應用在智能手機、物聯(lián)網(wǎng)、5G、汽車等對于高可靠性、高集成度、低功耗、低成本的應用領域；RF-SOI可應用于射頻前端模塊，目前已經(jīng)成為智能手機的開關和天線調(diào)諧器的最佳解決方案；Power-SOI致力于智能功率轉換電路；Photonics-SOI則能應用于數(shù)據(jù)中心、云計算等光通信領域；Imager-SOI能滿足下一代圖像傳感器要求。POI是可用于濾波器的新型壓電襯底。
在上述的多個領域，Soitec都擁有其獨到的優(yōu)勢。而在與陳文洪的交流中，他特別強調(diào)了SOI將在硅光領域的巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>
過去幾年，因為高速網(wǎng)絡傳輸?shù)男枨鬂u增，市場對光芯片需求也水漲船高。在過往，這種器件一般是使用InP技術制造。但后來，因為開發(fā)者對相關器件的功耗和尺寸有了越來越多的需求，因此他們都把目光投向了硅光，而SOI就是這個技術的最好賦能者。
據(jù)陳文洪介紹，Soitec的Photonics-SOI結合了CMOS平臺的優(yōu)勢以及光的優(yōu)勢。他進一步指出，CMOS平臺已經(jīng)發(fā)展了幾十年，可以很容易地把器件做到高密度，又因為CMOS平臺的產(chǎn)能更高。所以借助Photonics-SOI，能夠幫助解決產(chǎn)能的瓶頸問題。同時，硅光還綜合了光的低損耗、長傳輸距離、強帶寬，且還不受電磁影響等優(yōu)勢。這就讓整個器件無論是在什么樣的環(huán)境，保持極高的穩(wěn)定性。
據(jù)了解，目前，Photonics-SOI 晶圓已經(jīng)讓標準CMOS晶圓廠實現(xiàn)了高速光發(fā)射器和接收器芯片的大批量生產(chǎn)，為100GbE（千兆以太網(wǎng)）和 400GbE 數(shù)據(jù)中心內(nèi)鏈路提供了高數(shù)據(jù)速率和高性價比的收發(fā)器解決方案。除了Photonics-SOI 襯底外，Soitec 還提供 Photonics-SOI+EPI 產(chǎn)品。該產(chǎn)品頂部硅層的厚度僅為幾微米，目前可用于早期客戶樣品的開發(fā)和小批量生產(chǎn)。除此以外，Soitec 還提供 Photonics-SOI 的定制化服務。
“從趨勢上來看，我相信硅光的市場份額會越來越大。預計從2023年起，這種用SOI做的硅光收發(fā)器使用量占比會超過傳統(tǒng)的InP方案。”陳文洪指出。他同時也強調(diào)，即使SOI有如此多的優(yōu)勢，但未來在一定的時間范圍內(nèi)，SOI和InP這兩種不同的路線會并行。因為當硅光在追求更高的帶寬的研發(fā)的同時，一些傳統(tǒng)的產(chǎn)品將在未來的一段時間內(nèi)繼續(xù)發(fā)揮作用。
陳文洪告訴記者，在過去幾年里，因為國內(nèi)廠商對硅光的興趣度增加，催生了更多的SOI晶圓需求。這再加上和FD-SOI、RF-SOI的需求，倒逼他們?nèi)ミM一步提高SOI晶圓的供應。他指出，Soitec目前在全球共有六個生產(chǎn)基地，包括法國貝寧I、貝寧II、貝寧III、比利時、新加坡，以及與上海新傲科技合作的生產(chǎn)線。目前，Soitec也在積極地擴張產(chǎn)能（特別是12寸的產(chǎn)能）。
按照規(guī)劃，Soitec會把其新加坡的工廠產(chǎn)能進一步增大，以更好地服務其全球的客戶。在SOI的推動下，一個與眾不同的科技新世界將要呈現(xiàn)我們眼前，讓我們翹首以待。
