傳統(tǒng)的硅材料具有工藝成熟度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但受到物理天性限制，在高壓、高溫等應(yīng)用場(chǎng)景下，硅材料逐漸面臨挑戰(zhàn)，也讓第三代半導(dǎo)體材料開(kāi)始受到重視。

 

尤其是碳化硅 SiC，相較于硅材料具有高耐壓、高速動(dòng)作、熱傳導(dǎo)率快等優(yōu)勢(shì)，能在嚴(yán)苛環(huán)境下穩(wěn)定操作，成為使用在電動(dòng)車中提升續(xù)航里程的關(guān)鍵因素。

 

然而，碳化硅最大缺點(diǎn)是產(chǎn)量低、成本高，目前僅能供應(yīng)利基市場(chǎng)為主。碳化硅最早導(dǎo)入的領(lǐng)域是是太陽(yáng)能及儲(chǔ)能中的逆變器，這幾年逐漸滲透到電動(dòng)車領(lǐng)域中。

 

Soitec 全球戰(zhàn)略執(zhí)行副總裁 Thomas Piliszczuk 表示，目前汽車行業(yè)的大趨勢(shì)是 CAS E - 互聯(lián)、自動(dòng)化、共享和電動(dòng)化。估計(jì) 2030 年 5G 汽車的銷量會(huì)達(dá)到 1600 萬(wàn)，自動(dòng)化駕駛 L3 及以上車型銷量會(huì)達(dá)到 700 萬(wàn)輛，而電動(dòng)汽車會(huì)達(dá)到 2300 萬(wàn)輛，將會(huì)帶給汽車產(chǎn)業(yè)很多變化。

 

他進(jìn)一步表示，2007 年以前，電子系統(tǒng)的成本在整個(gè)整車成本中，可能只占 20%，預(yù)計(jì)到 2030 年會(huì)達(dá)到 50%。

 

對(duì)于 L1 到 L5 等級(jí)的自動(dòng)駕駛而言，在 L1 時(shí)自動(dòng)駕駛的半導(dǎo)體內(nèi)容成本只有約 150 美金，到 L3 等級(jí)提升至 600 美金，上升到 L4、L5 等級(jí)，整車的半導(dǎo)體占成本將會(huì)達(dá)到 1200 美金，且一部分成本是用在功率 MOSFET，比如碳化硅即是一例。

 

Soitec 的Smart Cut 技術(shù)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種優(yōu)化襯底來(lái)滿足不同市場(chǎng)應(yīng)用的需求。目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于 SOI 襯底的批量生產(chǎn)，包括FD-SOI、RF-SOI、Power-SOI、Photonics-SOI 和 Imager-SOI。

 

Soitec 表示，Smart Cut 技術(shù)是晶圓鍵合和分離技術(shù)，它能將超薄的晶體材料從一個(gè)襯底轉(zhuǎn)移到另一個(gè)襯底之上，從而打破原有的物理限制并改變整個(gè)襯底行業(yè)的狀況。

 

可以把 Smart Cut 技術(shù)比喻成一把鋒利的納米刀，能夠堆疊非常?。?0-100nm）且均勻的半導(dǎo)體材料晶體層，打破原有金屬之間沉積層的限制，同時(shí)確保原子網(wǎng)格上各層的厚度均勻一致，之后再結(jié)合工藝優(yōu)化，包括注入、分離、拋光、減薄等程序。

 

Soitec 的 Smart Cut 技術(shù)從 1992 年公司成立就一直使用至今，在硅、碳化硅、藍(lán)寶石襯底等各種半導(dǎo)體材料中都得到了實(shí)踐應(yīng)用。該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)在于可提高材料均勻性，降低材料的缺陷密度，以及使高質(zhì)量的晶圓循環(huán)再利用。

 

Smart Cut 技術(shù)應(yīng)用包括 RF-SOI、POI 用于濾波器，還有 FD-SOI 廣泛的應(yīng)用在汽車的互聯(lián)中; 另外像是 5G、WiFi、GPS 與一些汽車上面的系統(tǒng)，都會(huì)廣泛使用 RF-SOI 、POI 和 FD-SOI。

 

目前已經(jīng)有越來(lái)越多的半導(dǎo)體廠開(kāi)始采用 FD-SOI 技術(shù)，包括格芯 GlobalFoundries、三星、瑞薩、意法半導(dǎo)體等。

 

同時(shí)，F(xiàn)D-SOI 技術(shù)也導(dǎo)入許多汽車應(yīng)用中，比如 Arbe Robotics 公司的 4D 成像雷達(dá)，就是在 22nm 的 FD-SOI 功率上實(shí)現(xiàn)的；Mobileye Eye Q4 的視覺(jué)處理器是采用 28nm 的 FD-SOI 技術(shù)。

 

不過(guò)，目前碳化硅最大問(wèn)題是在產(chǎn)量低、成本高。

 

針對(duì)這點(diǎn)，Piliszczuk 表示，Soitec 基于 Smart Cut 技術(shù)的碳化硅解決方案項(xiàng)目處于研發(fā)階段，但很快會(huì)向客戶發(fā)送第一批樣品，主要是 6 寸晶圓的解決方案，未來(lái)會(huì)逐漸往 8 寸晶圓邁進(jìn)。

 

對(duì)于 Soitec 各項(xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)展，Piliszczuk 表示，看好幾塊市場(chǎng)包括智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、汽車、數(shù)據(jù)中心等，這幾大市場(chǎng)的發(fā)展由 5G、AI、能源效率這三大技術(shù)趨勢(shì)推動(dòng)，而這三大趨勢(shì)也是 Soitec 發(fā)展的主要支柱。

 

Soitec 在 2020 財(cái)年銷售額達(dá)到 6 億歐元，年增長(zhǎng)為 28%，公司幾大類產(chǎn)品的發(fā)展如下：

 

第一是 RF-SOI：主要服務(wù)于 5G 智能手機(jī)的射頻前端模塊的標(biāo)準(zhǔn)。

 

估計(jì) 2020 年 5G 的智能手機(jī)出貨量預(yù)計(jì)在 2 億臺(tái)左右。2020 年全球智能手機(jī)出貨量下降約 10%，但 5G 智能手機(jī)里面 RF-SOI 的內(nèi)容比例卻增加，正好彌補(bǔ)了手機(jī)市場(chǎng)下降的 10%。

 

第二是 FD-SOI：使用的范圍包括汽車、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、智能手機(jī)等。

 

同時(shí)，F(xiàn)D-SOI 可以用于帶嵌入式內(nèi)存的低功耗 FPGA 平臺(tái)，用于高效多線程的駕駛輔助處理器，還有邊緣計(jì)算當(dāng)中的語(yǔ)音處理器，以及其他的微控制單元。

 

第三是特殊 SOI：主要服務(wù)于汽車市場(chǎng)、面部識(shí)別、數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)。

 

其中，Power-SOI 是用于汽車的管理控制系統(tǒng); Imager-SOI 主要用于面部識(shí)別和 3D 傳感，未來(lái)市場(chǎng)的發(fā)展很大程度上取決于人臉 ID 識(shí)別的智能手機(jī)這塊市場(chǎng)的推動(dòng)。

 

第四是濾波器的業(yè)務(wù)：主要是為 POI 襯底建立一個(gè)聲表濾波器的標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足 4G 和 5G 智能手機(jī)需求。