SOI技术火爆背后的大赢家

　　正如Soitec中国区销售总监陈文洪在接受半导体行业观察记者采访时候所说，因为智能手机、汽车和物联网市场的火热，SOI晶圆在未来几年会有巨大的成长机遇。
　　＂首先在智能手机方面，因为现在正处于从4G往5G升级的阶段，这就带来了更多的射频机会；其次在汽车领域，随着新能源和智能汽车渐成主流，便创造了更多传感器和BCD器件需求；来到物联网市场，因为其应用特性，便对器件的低功耗有了严格的限制。＂陈文洪接着说。
　　＂以上场景都是SOI晶圆的机会＂，陈文洪强调。
　　SOI越来越火，Soitec走上舞台中心
　　所谓SOI，也就是Silicon On Insulator的简称，也就是硅晶体管结构在绝缘体之上的意思。从原理上看，SOI就是在顶部的硅器件层下方加入一层绝缘体层，从而使相邻的硅晶体管分离。这样可将相邻晶体管之间的寄生电容减少一半。SOI的优点是可以较易提升时钟频率，并减少电流漏电，帮助打造更为省电的IC。同时，因为SOI晶圆本身衬底的阻抗值的部分也会影响到器件的表现，因此后来也有公司在衬底上进行阻抗值的调整，达到射频器件特性的提升。
　　在先驱们的探索下，SOI晶圆在射频、功率和硅光等多个领域发挥着越来越重要的作用，而成立于1992年的Soitec无疑是当中的一个专家。作为一家专注于半导体材料的领先企业，Soitec拥有包括Smart CutTM技术、外延技术和智能堆叠技术在内的三项核心技术和专业工程材料。正是这些技术的推动下，Soitec成长为全球最大的＂优化衬底＂供应商。其中，Smart Cut技术更是能让Soitec可以领先全球的根本。
　　陈文洪告诉记者，公司的专利技术Smart Cut是一个薄层的迁移技术，可以把不同的材质进行键合。
　　他进一步指出，进行相关操作前，我们需要先准备好有A和B两片晶圆。其中A片作为施主片，B片作为支撑衬底。而生产SOI晶圆的第一步就是先把A做一个氧化，这样的话在表面就长了一层氧化物，之后用离子注入机（implanter）进行注入。借助注入步骤，就能够把A晶圆内的这一层原子键破坏掉。破坏掉以后把这片晶圆进行翻转，翻转后跟B片进行键合。然后，我们把损伤层加热以后，它就会打开，完成一个剥离过程。通过这样的操作留下的就是一片标准的SOI的晶圆。
　　从陈文洪的介绍我们得知 ，因为SOI已经发展了三十年，而Soitec在这上面也已经做到了炉火纯青。所以现在这个材料开始衍生到了和不同的材质搭配。例如玻璃、石英，碳化硅、氮化镓，甚钽酸锂和铌酸锂都会成为选择。
　　＂总之，可以找到不同的材质进行结合，让它们变成复合片，这是 Smart Cut 非常优秀的特点。＂陈文洪补充。
　　在基于自有技术发挥出SOI晶圆的巨大优势后，Soitec正在和合作伙伴一起，推动喷国内SOI技术来重构我们未来的科技世界。
　　SOI多线出击，硅光成为下一个爆发点
　　从相关介绍可以看到，过去三十多年的SOI发展中，在包括Soitec在内的产业链上下游企业的努力下，行业内已经延伸出了丰富的SOI产品组合，包括FD-SOI、RF-SOI、Power-SOI、Photonics-SOI、Imager-SOI。同时也推出了非SOI产品 ，包括POI、氮化镓等。这些产品在各自的领域也各具优势。
　　如 FD-SOI可通过简单的模拟/射频整合，可灵活用于高性能和低功耗的数字运算，主要应用在智能手机、物联网、5G、汽车等对于高可靠性、高集成度、低功耗、低成本的应用领域；RF-SOI可应用于射频前端模块，目前已经成为智能手机的开关和天线调谐器的最佳解决方案；Power-SOI致力于智能功率转换电路；Photonics-SOI则能应用于数据中心、云计算等光通信领域；Imager-SOI能满足下一代图像传感器要求。POI是可用于滤波器的新型压电衬底。
　　在上述的多个领域，Soitec都拥有其独到的优势。而在与陈文洪的交流中，他特别强调了SOI将在硅光领域的巨大发展潜力。
　　过去几年，因为高速网络传输的需求渐增，市场对光芯片需求也水涨船高。在过往，这种器件一般是使用InP技术制造。但后来，因为开发者对相关器件的功耗和尺寸有了越来越多的需求，因此他们都把目光投向了硅光，而SOI就是这个技术的最好赋能者。
　　据陈文洪介绍，Soitec的Photonics-SOI结合了CMOS平台的优势以及光的优势。他进一步指出，CMOS平台已经发展了几十年，可以很容易地把器件做到高密度，又因为CMOS平台的产能更高。所以借助Photonics-SOI，能够帮助解决产能的瓶颈问题。同时，硅光还综合了光的低损耗、长传输距离、强带宽，且还不受电磁影响等优势。这就让整个器件无论是在什么样的环境，保持极高的稳定性。
　　据了解，目前，Photonics-SOI 晶圆已经让标准CMOS晶圆厂实现了高速光发射器和接收器芯片的大批量生产，为100GbE（千兆以太网）和 400GbE 数据中心内链路提供了高数据速率和高性价比的收发器解决方案。除了Photonics-SOI 衬底外，Soitec 还提供 Photonics-SOI+EPI 产品。该产品顶部硅层的厚度仅为几微米，目前可用于早期客户样品的开发和小批量生产。除此以外，Soitec 还提供 Photonics-SOI 的定制化服务。
　　＂从趋势上来看，我相信硅光的市场份额会越来越大。预计从2023年起，这种用SOI做的硅光收发器使用量占比会超过传统的InP方案。＂陈文洪指出。他同时也强调，即使SOI有如此多的优势，但未来在一定的时间范围内，SOI和InP这两种不同的路线会并行。因为当硅光在追求更高的带宽的研发的同时，一些传统的产品将在未来的一段时间内继续发挥作用。
　　陈文洪告诉记者，在过去几年里，因为国内厂商对硅光的兴趣度增加，催生了更多的SOI晶圆需求。这再加上和FD-SOI、RF-SOI的需求，倒逼他们去进一步提高SOI晶圆的供应。他指出，Soitec目前在全球共有六个生产基地，包括法国贝宁I、贝宁II、贝宁III、比利时、新加坡，以及与上海新傲科技合作的生产线。目前，Soitec也在积极地扩张产能（特别是12寸的产能）。
　　按照规划，Soitec会把其新加坡的工厂产能进一步增大，以更好地服务其全球的客户。在SOI的推动下，一个与众不同的科技新世界将要呈现我们眼前，让我们翘首以待。
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