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5G这股“东风”能否让SOI技术伺机起飞?

2019-03-20 09:43
来源: 与非网

对于今年的半导体市场,权威机构的预测保持了高度一致,主基调都是降。近期,美国半导体行业协会(SIA)发布数据称,2019年1月,全球半导体市场达到355亿元,同比下滑5.7%、环比下滑7.2%。其中,美国市场从去年12月的86.3亿美元降至73.1亿美元,以15.3%的环比降幅领跌全球;中国市场从120.1亿美元降至116.3亿美元,环比下滑3.2%。然而整体下降并不代表局部没有机会,比如中国的5G市场就被芯片厂商一致看好。

在5G时代,中国已经成为无可争议的引领者,并且中国以超过美国240亿美元的成本投资于5G网络建设。在全球半导体产业下滑的大背景下,中国的5G市场让很多半导体供应商看到了机会,Soitec也是其中一家。说起Soitec,这是一家来自法国的绝缘硅(SOI)晶圆制造商,它并不提供芯片,而是在芯片价值链当中提供SOI衬底,已实现FD-SOI基板的高良率成熟量产,其300mm晶圆厂能够支持28nm、22nm及更为先进的节点上大规模采用FD-SOI技术。

优化的SOI衬底是5G应用成长的“土壤”
SOI芯片跟一般的硅底工艺SoC芯片的最大区别是前者比后者多了一个绝缘层。因为把集成电容基本上隔绝掉了,所以使用SOI工艺生产的芯片功耗更低、运算速度更快。无论是智能手机,还是数据中心、物联网,都将低功耗、低成本、高速作为重要考量因素。

Soitec优化衬底在4G通信的部署中已经发挥了重要的作用。其中RF-SOI材料目前100%应用在所有智能手机中,并且容量随着新产品的迭代更新而不断增长。此外,FD-SOI所带来的独特射频性能,使其成为许多应用的理想解决方案例如5G毫米波收发器,以及为物联网(IOT)实现全射频和超低功耗计算集成。

中国在大规模进行5G部署,预计到2020年将有10,000多个站点,在低于60Hz(500 MHz) 频段有最大频谱分配,如果使用5G Sub-6 GHz频谱,5G能够快速普及,主要是因为需要额外的投资量非常少。中国要实现5G的部署目标需要大量的网络设备,这些设备需要好的衬底。衬底在5G中会起到什么作用?Soitec全球战略执行副总裁Thomas Piliszczuk博士拿红酒做比喻,“如果酒庄想要酿出高品质的红酒,需要好的土壤。如果我们想生产高性能的终端产品,需要非常优化的衬底。使用我们的Smart Cut技术能够实现非常薄的晶体间的叠加,也可以实现晶体和非晶体之间的叠加。”

5G这股“东风”能否让SOI技术伺机起飞?

Soitec拥有Smart Cut、Smart Stacking和Epitaxy三项核心技术。在芯片生产中,需要晶体和晶体叠加,以及晶体和非晶体叠加。Smart Cut就好像是一个纳米刀,能够切割非常薄的硅层,叠加到其他的机体之上,不同的硅层切叠加到不同的基底上可以实现不同的组合。Soitec的优化衬底覆盖多种应用:RF-SOI可以用于高效移动通信;Power-SOI可以用于无缝高压安全器件隔离;FD-SOI通过简单的模拟射频整合可以用于高功效和灵活的数字运算;POI用于滤波器的新型优化衬底;Potonics-SOI将高性能光学器件集成到硅中;Imager-SOI近红外光谱技术(NIR)的优良表现。

5G这股“东风”能否让SOI技术伺机起飞?

相对于4G通信,5G设备要求更高的性能,也需要性能强化的衬底。凭借在产能、资产和SOI技术上的持续投资和进步,Soitec的射频产品组合已准备好迎接5G,并为不同地区部署5G解决方案提供支持。Soitec的产品组合采用经济高效的SOI和复合材料衬底,涵盖先进、成熟且经过优化的技术节点,可在更小的空间内平衡性能功效和集成。如上图所示,绿色部分是由于增加光谱及毫米波应用所产生的需要新的不同类型的工程优化衬底的使用。RF-SOI性能会更好,PD-SOI用于毫米波、FD-SOI和其它III-V族化合物等优化衬底产品应用更广泛。Thomas Piliszczuk还表示,“人工智能包括人工智能的物联网(AI+IoT)的发展,将是我们未来下一个技术的发展方向。”

稳步建设,SOI生态系统逐渐成熟

SOI技术在推出之初也面临着生态系统IP不足的挑战,而且对于代工厂来说,增加新的产线投入巨大。经过几年发展,Global Foundries、三星都提供关于FD-SOI的IP产品。Synopsys、Cadence、ARM重要的EDA公司以及中国的芯原(VeriSilicon)也都支持FD-SOI技术。去年Soitec还收购了一家IP公司叫Dolphin Integration,主要是提供基底偏压的IP。


和FinFet工艺类似,FD-SOI在工艺上也在不断演进。现在Global Foundries已经推出22nm FD-SOI,预计很快就会推出12nm FD-SOI。三星推出了28nm和18nm FD-SOI,瑞萨推出65nm SOI,现在市场上有65nm、28nm、22nm、18nm一系列产品。

会有人问:SOI技术的发展由代工厂和设计厂商谁来推动?Thomas Piliszczuk表示,“IC设计公司采用SOI技术的前提是,代工厂可以支持这个平台,我们一边协助代工厂成立SOI平台,一边告诉客户SOI的价值所在。最近,Global Foundries、联电相继退出了最先进制程的竞争,10nm以后不再推出产线。对于它们来说,要想要保持竞争力,需要通过SOI来搭建不同的平台。”

为了将SOI技术引入中国,在2014年,Soitec与上海新傲签署Smart Cut技术许可和转让协议,2015年首条200mm RF-SOI生产线落成使用,截止到现在,新傲科技已生产20万片基于Smart Cut技术的200mm SOI。2019年2月宣布加强合作关系,新傲科技将负责扩张SOI晶圆产量,确保高品质生产,Soitec则负责业务拓展、销售、研发和客户支持。最近,Soitec要在上海新傲将产能从18w片增加到36w片,主要是8英寸的RF-SOI和Power-SOI产品。扩大产能以后,Soitec全球的8寸和12寸产品可以达到200万片产能。未来Soitec会在中国建立直接销售团队,加紧和Fabless以及代工厂的合作,与他们甚至是三层以上的客户提供保持沟通。

但是半导体产业在2019的开局似乎并不顺利,拓墣产研预估,全球晶圆代工今年首季总产值约146.2亿元美元,年减16%,全年总产值则逼近700亿元美元大关。此外,市占率方面,台积电、三星与格罗方德名列前三,但台积电市占率虽达48.1%,但第1季营收恐年减近18%。DIGITIMES Research研究报告则显示,今年第1季台湾主要晶圆代工厂合计营收预估将仅82.7亿美元,季减23.4%,年减17%。SOI能否逆势上涨很难定夺。

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