雖然，2021年全球半導體產(chǎn)業(yè)以缺貨開局，但這也預示著行業(yè)復產(chǎn)帶來的需求推動增長，而隨著疫情的緩解，整個半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動力將進一步得到釋放。
行業(yè)調(diào)研機構(gòu)對整個半導體市場增長趨勢普遍樂觀，預計從2020到2030年，整個行業(yè)將增長2.2倍，5G、人工智能和能源效率三個領(lǐng)域成為驅(qū)動主力，關(guān)鍵市場包括手機、汽車、物聯(lián)網(wǎng)、云和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施。Soitec全球戰(zhàn)略負責人Thomas Piliszczuk在日前該公司的年度展望會上表示，一些外部因素也在促進產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，包括從去年開始的疫情，美歐和中國之間的地緣政治關(guān)系的變化，以及產(chǎn)業(yè)鏈供給短缺等。
Soitec公司在法國、比利時、新加坡和中國建有6座晶圓廠，包括6英寸、8英寸和12英寸，作為擁有核心技術(shù)的半導體材料公司，該公司的年度展望反映出新技術(shù)需求下半導體材料的發(fā)展動向。
市場中的一些趨勢已經(jīng)變成現(xiàn)實：今年5G手機的出貨量將超過5億臺，而作為全球性的平臺，5G將集成和帶來多種創(chuàng)新產(chǎn)品，涉及各類的電子細分市場。邊緣AI的終端設(shè)備今年將達到100億，而到2030年將超過400億。此外，電動汽車到2025年產(chǎn)量將達到2000萬，其提高能效的技術(shù)需求也將體現(xiàn)在工業(yè)應用、太陽能、綠色能源或其它基礎(chǔ)設(shè)施中。
Thomas Piliszczuk認為作為這些市場的核心推手，半導體行業(yè)正在面臨新的挑戰(zhàn)，包括性能、功耗、尺寸和上市時間，眼前的挑戰(zhàn)是如何超越摩爾定律，包括建立新型體系架構(gòu)，搭建包括3D在內(nèi)的新型器件結(jié)構(gòu)，研發(fā)出合適的新型材料，找到縮減尺寸的新方法及滿足需求的先進的封裝技術(shù)。
在解決挑戰(zhàn)的過程中，優(yōu)化襯底特別重要，并且是行業(yè)標準的重要組成部分。Soitec首席運營官兼全球業(yè)務(wù)部主管Bernard Aspar強調(diào)該公司是專注于在優(yōu)化襯底的整個價值鏈中提供差異化的價值。就SOI而言，Soitec可以提供RF-SOI、FD-SOI、Power-SOI、Photonics-SOI、Imager-SOI，以針對不同的應用。
優(yōu)化襯底在不同器件中的應用
“面向汽車領(lǐng)域，我們有FD-SOI產(chǎn)品、Power-SOI產(chǎn)品，我們還提供Imager-SOI，用于成像與傳感領(lǐng)域。”Bernard Aspar說，“除了SOI以外，我們還有非SOI的新產(chǎn)品，比如POI，高阻硅作為基底、上覆氧化埋層，并以一層極薄且均勻的單晶壓電層覆蓋頂部，它可用于濾波器方面；另外我們還有氮化鎵，基于硅基，可以用于5G和汽車領(lǐng)域。”
Soitec的優(yōu)化襯底在汽車半導體中的機遇
半導體材料技術(shù)深深影響著行業(yè)標準，Soitec在這一過程中發(fā)揮了重要作用。以5G智能手機射頻前端模塊為例，Sub-6GHz的RF-SOI的采用面積在5G手機中的含量比4G手機高了60%，比中等手機中的含量高100%。
再以Wi-Fi為例，為滿足更大的容量，更高的數(shù)據(jù)吞吐量和最小延遲的需求，前幾代Wi-Fi射頻前端中使用的晶圓上的CMOS或SiGe等半導體工藝正逼近其性能極限，Wi-Fi 6（E）需要更先進的射頻前端半導體工藝，RF-SOI優(yōu)化襯底上的CMOS工藝能夠滿足這種需求，Soitec的HR-SOI、iFEM-SOI和RFeSI系列RF-SOI技術(shù)為相關(guān)標準提供了基礎(chǔ)。
Soitec RF-SOI在手機RF前端中的應用趨勢
除了射頻前端，來自5G、邊緣計算和汽車應用中對超低功耗的需求，以及通過AI管理的射頻到比特流SoC和云無線電連接也推動了FD-SOI的發(fā)展。包括萊迪思的CrossLink，以及ST、格芯、三星等都在采用該技術(shù)設(shè)計和生產(chǎn)芯片。從工藝節(jié)點看，目前，中國華力微電子主要做55nm和22nm的FD-SOI，ST是28nm，格芯是22nm，并已規(guī)劃做12nm，三星則是28nm和18nm。
FD-SOI的市場和應用
除了SOI，POI襯底將給射頻濾波器帶來新的選擇，將在Sub-6HGz的市場發(fā)揮重要價值。Soitec已與高通合作，共同開發(fā)4G、5G的濾波器，目前150毫米POI襯底正在在爬坡量產(chǎn)，預期產(chǎn)能將擴張到每年50萬片。
隨著GaN和SiC功率器件應用的增長，化合物半導體業(yè)務(wù)對材料供應商而言是一個重要的藍海。Soitec通過收購EpiGaN取得了GaN技術(shù)，包括硅基的GaN，以及SiC基的GaN，這些200mm 的產(chǎn)品主要用于5G手機和基站射頻和功率應用。
Soitec正在和應用材料公司合作生產(chǎn)基于該公司Smart Cut技術(shù)的SiC晶圓，頂層是高質(zhì)量的碳化硅，下面一層是低電阻率的襯底，面向汽車應用，首批研發(fā)樣品試制完成，目前正在客戶端驗證，預計今年一季度開始批量供應。
值得注意的是，在新材料工藝和芯片制造實現(xiàn)之間，IP始終發(fā)揮重要的作用，材料公司需要更多的介入到芯片設(shè)計和制造的過程中。Soitec通過收購Dolphin Design實現(xiàn)向格芯交付基于其22nm FD-SOI和22nm超低泄露的IP，以加快FD-SOI技術(shù)并擴張相關(guān)產(chǎn)能。
Soitec正在加快其中國行業(yè)生態(tài)建設(shè)，Soitec中國區(qū)戰(zhàn)略發(fā)展總監(jiān)張萬鵬表示他們希望能夠利用中國的新基建、電動汽車等不同行業(yè)的發(fā)展，來幫助合作伙伴解決行業(yè)中遇到的挑戰(zhàn)以及傳統(tǒng)材料的瓶頸問題。除了5G、AIoT以及電動汽車領(lǐng)域，還包括與本地行業(yè)伙伴進行合作，建立本地供應鏈以及本地團隊的支持。
“包括上海新傲，我們目前在國內(nèi)跟多數(shù)客戶和伙伴有超過30個項目合作，”Soitec全球銷售主管Calvin Chen說，“經(jīng)過幾年的耕耘，目前比較主流的產(chǎn)品會開始有銷售方面的貢獻，其中有幾個項目會在一年之內(nèi)開始進入試產(chǎn)和量產(chǎn)的階段，預計在不久之后就會有爆發(fā)式的增長。”
從SOI、復合材料產(chǎn)品到非硅基產(chǎn)品，半導體材料技術(shù)的發(fā)展顯示出其在應對摩爾定律中的發(fā)展方向和可能性。當然，也正是基于這些材料技術(shù)的芯片最終推動著相關(guān)應用市場的迭代升級。