[原创] 半导体新材料与工艺精益求精，欧洲企业加强与中国晶圆厂合作
2021-03-05
14:00:51
来源: 半导体行业观察
随着应用需求的发展，市场对芯片的性能、功耗、面积和上市时间提出了更高的要求。为了向市场交付解决方案，行业面临着一些挑战，包括需要超越摩尔定律，寻找新型的体系架构、新型材料、新的缩减尺寸的方法，以及采用最先进的封装技术。这些对于芯片制造，特别是上游的半导体材料和工艺提供商来说，既是挑战，也是机遇。
对于提供晶圆优化衬底，以及多种新型半导体材料的欧洲公司Soitec而言，以上这些挑战为其创造了很多商机。特别是在智能手机方面，从3G到5G，以及到Sub-6GHz和毫米波的过程中，Soitec优化衬底产品的应用面积的增长非常可观。
另外，汽车中用到的芯片越来越多，特别是功率半导体，不仅是应用面积的增长，也有新的应用种类以及新的芯片种类的增长，也对半导体材料和工艺技术提出了更高的要求。
据Soitec首席运营官兼全球业务部主管Bernard Aspar介绍，在生产晶圆优化衬底方面，Soitec有多种技术，包括Smart Cut、Smart Stacking、 Epitaxy。凭借这些先进技术，可以根据需要解决的挑战或需要满足的市场需求，生产出不同的衬底。
Soitec主要提供SOI相关的产品，此外，还有许多新产品，有硅基的、非硅基的，还有其它新的材料和衬底，包括压电衬底和其它化合物产品。
在SOI方面，应用最广的是RF-SOI。Bernard Aspar表示，Soitec的RF-SOI技术为智能手机的射频前端模块提供了强大的支持，晶圆包括200毫米和300毫米的，其产品路线图涉及到不同的应用领域，包括从4G到5G，一直到Sub-6GHz的以及毫米波，甚至包括Wi-Fi。
RF-SOI需求的增长，主要得益于智能手机的数量增加，另外，也涉及到RF-SOI平台，例如，Sub-6GHz的RF-SOI采用面积在5G手机中的含量比4G手机中的含量高了60%，而同时又比中等手机中的含量高了100%。同时，RF-SOI在毫米波领域以及Wi-Fi 6领域的增长在加快。所以这里的RF-SOI覆盖了很多领域，并且成为了行业标准。
当然，Soitec的SOI技术和产品不只限于RF-SOI，该公司可以根据应用领域的需求设计和生产不同的衬底产品。面向5G，可以提供RF-SOI、FD-SOI、Power-SOI、Photonics-SOI、Imager-SOI。面向汽车领域，有FD-SOI、Power-SOI，以及Imager-SOI产品。而在成像与传感领域，除了SOI以外还有新的产品。
除了RF-SOI，FD-SOI的发展也是很快的，包括莱迪思的CrossLink、意法半导体、格芯、三星等厂商，都在大力发展该工艺。FD-SOI的增长驱动因素主要是5G、边缘计算、汽车，同时，FD-SOI也受益于越来越多的技术需要超低功耗的能力。同时，各个代工厂也在进一步开发新的制程技术。据Soitec全球战略负责人Thomas Piliszcczuk介绍，已经有3、4家厂商提供FD-SOI技术和服务，例如，中国的华力微电子主要做55纳米的FD-SOI，28纳米的FD-SOI芯片主要由三星和意法半导体制造，22纳米主要由格芯制造，18纳米的FD-SOI也是三星在做，另外，格芯规划制造12纳米的 FD-SOI。
Soitec还提供Specialty-SOI技术，可针对不同应用来设计不同的产品，包括用于影像的Imager-SOI和Photonics-SOI。Bernard Aspar认为Photonics-SOI已经成为行业标准，特别是在数据中心以及收发器应用领域。
除了SOI以外，Soitec还有新的材料和工艺技术，如POI、碳化硅和氮化镓。
POI衬底主要用于滤波器，这个产品是绝缘体上的压电材料衬底。POI衬底是射频滤波器的理想选择。对于声表面波滤波器市场而言，POI可以助力其服务好Sub-6HGz的市场。Soitec已经与行业内很多大公司签订了协议，包括与高通，帮它们开发用于4G、5G的滤波器。
Bernard Aspar表示，该公司正在150毫米POI衬底方面爬坡量产，产能准备扩张到50万片每年。同时，通过收购相关公司和技术团队，积攒了更大的优势，滤波器产品设计方面有更好的表现，更好地推动了产品的开发，同时满足了客户对POI产品更多的理解和认知的需求。POI衬底能够为5G滤波器提供在带宽、损耗、温度稳定性等方面优秀的表现。
2019年5月，Soitec并购了EpiGaN，开始拓展氮化镓业务。在这方面，该公司有两种结构的产品，包括硅基氮化镓和碳化硅基氮化镓。目前，Soitec可以提供用于射频，主要是用于基站（Sub-6GHz以及毫米波）的氮化镓外延片；此外，也提供用于功率应用的氮化镓外延片。
Soitec也在开发碳化硅，这类碳化硅晶圆的顶层是高质量的碳化硅，下面一层是低电阻率的衬底。Soitec正在与应用材料公司一起合作开发碳化硅产品，已经开始了第一批的试生产，而且第一批研发样品已经交付给客户，同时在技术方面也获得了验证。在应用方面，电动汽车是碳化硅产品最主要的增长驱动力。
中国一直是Soitec最重要的市场之一。Soitec中国区战略发展总监张万鹏表示，1992年公司成立至今，一直与大学研究机构，包括业界领先的材料公司、设备公司、设计公司及系统公司进行合作，为手机、汽车行业服务。另外，Soitec希望能够加强与本地行业伙伴的合作，建立灵活的商业合作模式，建立本地供应链以及本地支持。新傲作为其本土的合作生产商，对该公司帮助很大，也希望通过团队的本土化来加强对中国市场的支持能力。
据Soitec全球销售主管Calvin Chen介绍，目前，该公司在中国有超过30个合作项目，包括主流产品和正在开发的新材料与新产品。经过几年的耕耘，目前比较主流的产品开始有销售方面的贡献，其中有几个项目会在一年之内开始进入试产和量产阶段。
在与中国本土晶圆厂合作方面，除了与新傲在RF-SOI进行多年合作之外，过去几年，已经开始跟上海华力微电子进行接洽，华力微电子近年来一直在研发FD-SOI技术，并向市场交付产品。华力提供两个制程技术节点的产品，分别是55纳米和22纳米的FD-SOI。
谈到汽车市场，Thomas Piliszczuk表示，电动汽车在世界范围内都是一个主流趋势，在中国更是如此。他认为中国市场对Soitec碳化硅产品有着巨大的需求，目前已与中国多家公司，包括设备厂商与汽车品牌，在碳化硅领域进行评估与合作。
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