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SOI晶圆中国产能翻倍,这两大应用的“弹药”供应稳了

作为设计和生产创新性半导体材料的全球领军企业,法国Soitec公司在今年2月和3月连续宣布重磅消息……

作为设计和生产创新性半导体材料的全球领军企业,法国Soitec公司在今年2月和3月连续宣布重磅消息:一是在中国开启销售渠道。Soitec中国团队的销售与技术工程师将直接面向中国客户提供支持;二是与上海新傲科技(Simgui)加强合作关系,扩大其位于中国上海制造工厂的200mm绝缘硅(SOI)晶圆年产量,从年产180,000片增加至360,000片,新增产能主要面向汽车自动驾驶领域所涉及的射频RF-SOI与功率Power-SOI器件,新傲科技负责SOI晶圆制造,Soitec则管理全球产品销售。

继续扩大中国SOI生态系统

作为最早实现FD-SOI晶圆高良率成熟量产的公司,Soitec产品范围包括数字应用产品如FD-SOI、光电-SOI和Imager-SOI,以及通信和功率应用产品如RF-SOI和功率-SOI。其中,又以自主研发的用于生产优化衬底,尤其是SOI晶圆的革命性晶圆键合和剥离技术Smart Cut最为知名。这是一项用来将晶体材料中的超薄单晶硅层从供体衬底转移到其他衬底上的技术,当今大部分SOI晶圆都采用了该项技术。

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基于Smart Cut技术的衬底优化

自2015年起,Soitec将公司核心业务定义为“加速为电子行业提供优化衬底”。此后的三年内,公司业绩一直处于增长模式,截止2018财年末(2018年3月底)累计收入达到3.5亿美元,预计2019财年还将取得35%的增幅。

为了通过设计巩固对半导体供应链从优化衬底到集成电路、系统应用的业务覆盖,2018年8月底,Soitec还收购了Dolphin Integration的大部分股份。Dolphin Integration是一家专注于开发低功耗芯片的法国公司,通过收购,双方能够为市场带来结合优化功率管理和正向体偏压技术的独特解决方案。

Soitec全球战略执行副总裁Thomas Piliszczuk博士并不否认IP设计是FD-SOI的痛点之一,但他强调称,随着生态系统的不断完善,三星(28nm,18nm)、格芯(22nm,12nm)、瑞萨(65nm)和ST(28nm)、芯原(VeriSilicon)、Arm、Synopsys、Cadence等大厂提供了极为丰富的IP产品,这一短板在过去几年间已经得到了极大的缓解。

“我们之所以选择收购Dolphin Integration,就代表Soitec正在加强IP库构建与相关服务,为基于FD-SOI的芯片设计提供更加节能高效的解决方案。这是FD-SOI与其他SOI晶圆片的主要区别,也是FD-SOI在相关市场领域得以推广的重要因素。”Thomas Piliszczuk说。

而就在两三周前,Dolphin Integration还与Global Foundries共同发布了支持22纳米节点的可适应的基底体偏压技术。

Soitec很早就开始支持中国当地SOI生态系统的建设。早在2007年,Soitec就与中国代工厂和研发中心开展产业合作。2014年,Soitec和上海新傲科技股份有限公司达成了有关射频和功率半导体市场200mm SOI晶圆的战略伙伴关系并签署了许可和技术转移协议,有助于在中国打造本地化的SOI生态系统。

目前,海思(HiSilicon)、展锐(RDA/Spreadtrum)、瑞芯微(Rockchip)等知名企业基于SOI技术在4G、5G、AIOT、ADAS和数据中心等关键应用中取得了一系列突破性进展;以SMIC和HHGrace为代表的中国的晶圆代工企业也一直在提供基于RF-SOI的产品;格芯还与成都市政府成立了合资企业,同样以22nm SOI技术作为发展重点。

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SOI中国生态系统

考虑到由于硅基和非硅基优化衬底对于5G移动通信在自动驾驶汽车、工业连接和虚拟现实等领域的大规模部署发挥着至关重要的作用,近日,Soitec又宣布成为首家加入中国移动5G联合创新中心的材料供应商,为其带来与无晶圆半导体公司、代工厂、系统级供应商、集成器件制造商(IDM)、研发/创新中心、大学和行业协会长期建立起来的全球合作网络。

为5G和AIoT做好晶圆保障

按照规划,Soitec计划在未来四年内将300mm SOI晶圆产能从当前的每年165万片提升至200万片,200mm晶圆产能在2019年底从当前的90万片提升至130万片,中国合作伙伴上海新傲科技200mm SOI产能超过36万片。与此同时,Soitec三大战略投资者之一上海硅产业投资有限公司(National Silicon Industry Group,NSIG)在2016年也宣布收购Soitec股权(上海硅产业投资有限公司目前拥有Soitec11.49%的股份)。

Soitec全球业务部执行副总裁Bernard Aspar将5G和AI列为Soitec产品(包括FD-SOI、RF-SOI、Photonics-SOI、POA和其它具有III-V族材料)最大的两个增长机会,认为与追求绝对高性能的FinFET技术不同的是,5G移动、物联网、人工智能、ADAS这些更关注低功耗、性能灵活、集成模拟/RF/混合信号的应用,更适合FD-SOI技术,当前快速增长的采用趋势也证实了这一判断。

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Soitec衬底优化覆盖多个应用领域

从技术角度来看,RF-SOI是专为射频前端模块设计的先进工艺,在4G/LTE,包括即将到来的5G应用中,是众多天线开关、天线调谐器、低噪声放大器(LNA)和功率放大器的首选技术,并从2012开始快速取代传统用于射频器件的GaAs材料。

按照Bernard Aspar的说法,目前,100%智能手机的射频前端模块均基于RF-SOI设计制造,甚至已经成为了天线开关、调谐器和低噪声放大器的行业标准。通过将多个RF组件高度集成在一颗芯片上,RF-SOI满足了4G和5G所需要的RF性能,并显著降低了设备成本和器件尺寸,这对IOT类型的应用也至关重要。

由于RF-SOI为射频前端模组带来了独特的RF特性,例如RF信号线性、低插入损耗、较小尺寸、高集成、低成本,目前还没有其他技术能够提供类似的价值。因此,FD-SOI平台可以针对5G需要提供无与伦比的集成度,还可以给窄带物联网带来优越的低功耗性能,这些都是FinFET工艺无法比拟的优势。

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面向5G的优化衬底

而FD-SOI则是一种为低功率数字处理而设计的工艺,集成了众多模拟混合信号功能,无论设备处于低泄漏/睡眠模式还是处于高性能模式,该技术都能为其带来独特,自然成为移动和AIoT应用的理想选择。

相关数据显示,从制成品的成本和性能来看,28nm FD-SOI比28nm bulk CMOS晶圆(28nm或22nm)可提供多30-50%的性能,22nm FD-SOI又比14nm FinFET成品晶圆成本降低20-30%,但由于具备射频、体偏压和集成优势,又能够提供几乎相同的性能。

目前,恩智浦、LATTICE、Synaptics、Rockchip等厂商均基于FD-SOI工艺推出了相关的AIoT解决方案。

“摩尔定律发展趋缓,英特尔10nm工艺受阻,GF/UMC纷纷宣布放弃7nm以下先进工艺,相比之下,FD-SOI成本和性能都更为合理,其中隐藏的许多商业机会能够帮助这些晶圆厂继续为市场提供服务。”Soitec全球销售主管Calvin Chen对《国际电子商情》表示,随着芯片设计成本的不断高涨,为了继续保持竞争力,并构建起理想的盈利模式,会有越来越多的企业选择主动拥抱SOI平台。

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