从IBM在其高端0.25µm工艺处理器上首次使用SOI技术开始,跨越30年的发展,SOI的产品已经涵盖了服务器、打印机、游戏设备、网络和存储设备、可穿戴和汽车电子等各种产品。SOI技术的优势满足了这些应用对器件速度、功能性以及低功耗的特殊要求。
在国内市场,SOI也受到了更多的关注。在前不久举行的第七届上海FD-SOI论坛上,就有400多位来自衬底、晶圆制造、EDA、IP、IC设计和系统设计领域的技术专家出席,规模大超往届。近日,SOI领域领先的衬底制造商Soitec和SOI联盟共同在京举办发布会,介绍了SOI技术的发展概况和SOI联盟的规划策略。
不止于硅材料
做为全球优化衬底最大的制造商,Soitec公司一共有6个生产工厂和生产基地,分布在法国、新加坡、比利时和中国。其拥有两项核心技术:Smart Cut和Smart Stacking。
Soitec公司的核心科技在于材料方面。该公司全球战略执行副总裁Thomas Piliszczuk认为Soitec的核心追求就是将不同的材料结合在一起,满足终端客户对于材料性能的不同要求。所以,除了旗舰产品RF-SOI和FD-SOI之外,公司正在开发基于第三代半导体材料的新产品,其中就包括了GaN和SiC。
“GaN经过几十年的开发,已经基本成熟,Soitec内部认为可以参与到这个技术的开发当中。” Thomas很看好GaN技术,“不过,我们不会从头研发,已收购了一家专门开发GaN技术的公司EpiGaN。这家公司已经有了比较成熟的产品。”
GaN产品将扩充Soitec的产品线,在5G和功率应用中发挥价值。在5G应用中,GaN产品将用在基站当中;在功率应用当中,GaN产品将出现在汽车电力系统当中。
SiC的产品也将用在电动汽车的动力系统中,车载逆变器中将大量使用该产品。“我们正在开发SiC的产品,也就是使用我们的Smart Cut、Smart Stacking技术来加工这种新材料。”Thomas透漏,“Soitec正在用擅长的Smart Cut技术,来做一种新型的碳化硅的晶圆,预计明年年初会发布一些能颠覆这个行业的新产品。”
“此外,我们还有第三个增长极,用于MicroLED显示屏硅上的铟氮化镓。” Thomas很有信心地表示。
拓宽产品种类的同时,Soitec还在积极拓展产能,主要针对POI产品,该产品用于下一代的射频滤波器中。“扩大产能背后的逻辑是几乎所有射频滤波器和模块厂商,在设计的时候都考虑使用POI的衬底。”据Thomas介绍,公司在法国的POI生产线预计可扩大到40万片每年。同时,目前只是做6英寸的衬底,将来会生产8英寸和12英寸的衬底。
“在非SOI,即GaN和POI的领域,我们发展得非常快,因为5G对这两者的需求会越来越大。” Thomas补充道,“而在SOI方面,对于其会成为5G时代的主流,我们非常有信心。”
助力中国企业成为smart followers
Soitec是SOI联盟的核心成员。这个联盟成立于2007年,旨在联合整个行业,推动SOI行业的发展。
SOI产业联盟董事长与执行理事Carlos博士前不久刚参加完第七届上海FD-SOI论坛。他很欣喜地看到整个生态环境的变化:“第一届论坛开会的时候,参加的人员用一张相片就装满了,而这次有400多人参加,还是采取了邀请制。”
SOI产业联盟董事长与执行理事Carlos博士
整个产业生态的进化,源于基础建设的完成。Carlos博士仔细的进行了解释:“要生产SOI芯片,需要晶圆,需要代工厂,需要EDA,需要平台,需要设计、IP,还需要衬底工厂的能力,需要设计公司商牵头把所有的一切整合到一起,这些就是基础的部分。”
“回到2014年,大家讨论的重点是供应链是否建好了。在2015年,关注的重点是晶圆代工厂是否能找到。再往后,人们关心是否能获取到IP、设计库,能不能够获取EDA、平台的支持。但现在,行业的关注点已经从供应链逐渐转化到产品本身上。” Carlos博士点出了行业发生的转变。
整个SOI的发展已经是多点开花的局面。三星在开发18FDS,即将会进行量产。格芯现在做的是22FDX,也有计划在未来实行12FDX的量产。ST正在开发28FD-SOI的技术,而瑞萨则有自己的SOTB技术。这些都是SOI技术带来的独特价值体现。
不过,随着工艺的推进,SOI技术会遇见主流CMOS工艺所遇见的瓶颈吗?比如,生产成本高企,参与厂商越来越少。Carlos博士对此给出了不同的看法:“SOI技术关注的点,在于怎样将混合信号、射频和计算能力进行一个整合。随着IoT的技术不断的扩大,场也会变得愈来愈大,关键是我们有没有应对这个不断扩大市场的能力。未来还会有很多200mm的晶圆厂,300毫米也会有自己的市场,不同纳米的技术节点都会存在,以适应不同的市场。这个市场的驱动力不是像FinFET那样的特征尺寸(feature size)。我们关注的重点不一样。把基础架构建好,在这个基础上实现技术的优化,这是我们所关注的重点。”
他进一步表示:“IoT是一个很大的、价值几十亿的市场。它有很多分区和很多门类的市场,这也导致在IoT市场当中,所涉及到的不是一家公司,而是很多带有各自需求的公司。所以在IoT的领域当中,不同的公司会需要各种不同的晶圆代工厂,各种各样的工厂都会有自己所生存的市场需求。”
Carlos博士很看好中国市场。他认为中国企业可以受益于第一波应用者的开发成果,再去把应用提升到一个新的台阶。这就是“smart followers”。在前人的基础上,“smart followers”会更理智更加成熟。
他表示联盟会积极推动中国产业发展:“我认为联盟和论坛在中国会起到一个连接的作用,能够将国际社区和中国社区实现一个互通。如果说中国的行业发展有任何的空缺的话,我们希望能够通过我们的努力让空缺有所填补,去推动中国的整个生态环境向更好更高级的方向发展。”
实际上,在国内的SOI拥趸者越来越多,这从本次SOI论坛参会的人员就能看出。在IoT时代,SOI技术给了中国IC企业更多的选择。随着5G、汽车电子的发展,SOI技术极有可能在国内迎来发展高潮。(校对/范蓉)
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