半导体材料创新巩固产业供应链，赋能智能手机、汽车领域

现阶段,在整个半导体产业链中,针对供应优化衬底材料方面的角色来说,主要技术用于加工晶体管随之产品直接进入到工业及终端市场,最后渗透到消费端产品中。材料和衬底是晶体管重要的组成部分,这也凸显了晶体管的重要性,且对于终端产品性能、功能起到决定性作用。

Soitec 全球策略执行副总裁 Thomas Piliszczuk(左)

Soitec首席执行官顾问、SOI 产业联盟董事长兼执行理事 Carlos Mazure(右)

 2019年9月19日,Soitec首席执行官顾问、SOI 产业联盟董事长兼执行理事Carlos Mazure及 Soitec 全球策略执行副总裁 Thomas Piliszczuk 博士为《电子产品世界》记者介绍收购氮化镓外延硅片材料供应商 EpiGaN 为Soitec带来的新机遇以及在硅基及第三代半导体材料的布局。

衬底产品组合适用广泛领域

Soitec的核心科技在材料方面,其最前沿的技术在于不同材料的融合方面,以满足终端用户对于材料性能的不同要求。

处理器与集成芯片方面,FD-SOI通过简单的模拟/射频整合可用于高功效和灵活的数字运算;射频前端模块(RF-SOI)具有高效的移动通信效果,对于手机的射频功能是一大助力。高功率(Power-SOI)用于高压元件集成,适用汽车和工业生产;光学Photonics-SOI将高性能光学器件集成,适用于光和数据接收应用;图像传感器Imager-SOI用于提高近红外光谱技术(NIR)的图像性能,在手机面部识别方面占据优势。可以看出诸类产品都是以Si元素为基础,Soitec作为材料供应商也延伸到其他复合型材料,例如:压电型绝缘材料适用于下一代绝缘过滤器,同时包含SiC和GaN用于下一代半导体材料。

POI技术满足前沿手机滤波器功能

滤波器在智能手机前端模块、射频模块中至关重要,其功能在于选择频谱信号进行过滤。随着4G、5G的到来,频谱的密集化趋势需要手机前端射频模块进行过滤。因此需要利用功能强大的滤波器甄别选择某一频率信号。POI技术主要用于满足在4G、5G时代对滤波器强大功能的要求。现阶段使用前端模块滤波器行业的主要企业很多都在使用POI技术。

Soitec近期已经宣布扩大POI产能,以满足市场对此类技术和产品的需求。预计未来几年对于此类技术或基于此技术衬底产品的需求会非常大。

GaN材料应用于智能手机

氮化镓材料在过去的几十年研发征程中,已经趋于成熟了且可以大规模商业化使用。在Soitec我们内部认为现在时机已成熟,可以参与到这个技术的开发。现阶段Soitec已经收购了领先的氮化镓(GaN)外延硅片供应商——EpiGaN nv,将氮化镓纳入其优化衬底产品组合。

手机主要功能主要分为射频、计算分析、传感器,三项功能模块。针对使用这三项功能模块智能手机的功能,也有不同的工程衬底产品。通讯方面,从射频SOI、FD-SOI到POI以至于氮化镓都在使用,也就意味着在智能手机当中优化衬底含量在不断提高。

Soitec新材料“硅基铟氮化镓”主要用于MicroLED功能。“硅基铟氮化镓”在未来几年将会大规模在市场现身,其对于生产高分辨率、低功耗显示屏以及智能手表、智能手机等等领域是一大助力。

汽车领域中优化衬底材料的使用

在优化衬底材料方面,相对于汽车领域的使用主要分三个部分:汽车电力、自动驾驶,车载显示屏和传感器。在汽车电力方面,Power SOI以及功率FD-SOI、氮化镓都有广泛的使用。

另外一方面是行业广为关注的碳化硅材料,碳化硅材料主要应用于元器件当中助力提高汽车的巡航距离。在电动汽车引擎的领域,未来将会替代硅在一些关键部件当中的作用,例如换流器、逆变器,在汽车领域中碳化硅相对硅材料的取代将会产生非常重要的价值和优势。

Smart Cut^TM技术解决碳化硅晶圆量产问题

目前有关碳化硅材料的供应问题成为一种桎梏,碳化硅晶圆生产较为困难供应链较紧张,且由于这种晶圆高昂的价格、晶体的天然缺陷使得良率无法提高。

Soitec已经开发出一种新方法Smart Cut^TM技术希望彻底改变现状。Smart Cut^TM类似一种纳米级别的刀刃,可以使设备被切割成非常薄、完美的硅层,且能够叠加到其他的机体之上。不同的硅层切割后,叠加在不同的机体上面,可以实现不同的组合,从而助力实现生产高质量的优化衬底、超薄晶体间的叠加、晶体和非晶体之间的叠加。此类技术的问世,意味着产量提升及成本下降,晶圆的价格也会随之降低。

技术市场方面,包括设备、汽车领域的用户表示Smart Cut^TM技术的实现意味着许多电动汽车的元器件都可以使用碳化硅的产品。一旦产品上市,在中国市场,对于整个碳化硅产品将是非常重要的一环。