5G、AI、汽車加持，半導體用量驟增，聽聽材料廠商怎么說

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃晶晶）5G、人工智能以及能源效率對半導體芯片的需求增長已經(jīng)是趨勢，現(xiàn)時出現(xiàn)的芯片缺貨現(xiàn)象也離不開這些新興應用需求的影響。追溯到芯片上游，其實晶圓片材料至關(guān)重要。知名襯底供應商法國Soitec公司日前舉行的線上媒體會上，Soitec全球戰(zhàn)略負責人Thomas Piliszczuk，首席運營官兼全球業(yè)務部主管Bernard Aspar，全球銷售主管Calvin Chen，以及中國區(qū)戰(zhàn)略發(fā)展總監(jiān)張萬鵬悉數(shù)在場，分享了襯底材料如何助力三大應用以及公司的發(fā)展策略。

需求的焦點來自5G、邊緣AI、電動汽車等

Soitec高管特別分享三個數(shù)據(jù)，一是5G手機今年的出貨預計超過5億臺，圍繞5G又可以開發(fā)更多創(chuàng)新電子應用，例如5G+工業(yè)，5G+IoT等。二是2021年邊緣AI強力驅(qū)動行業(yè)增長。另外，預計今年具有AI能力的設(shè)備將有100億臺。三是2025年電動汽車的銷量將達到2000萬，能源效率的需求還將在工業(yè)應用、太陽能、綠色能源或其它基礎(chǔ)設(shè)施中釋放。


目前為了向市場交付解決方案，行業(yè)面臨著一些挑戰(zhàn)，包括需要超越摩爾定律、尋找新型的體系架構(gòu)、新型的結(jié)構(gòu)、新型的材料、新的縮減尺寸的方法，以及采用最先進的封裝技術(shù)。Soitec高管表示，對Soitec而言，我們提供優(yōu)化襯底，品種豐富的新型半導體材料，它們幫助行業(yè)解決上述問題，也為我們帶來了諸多機會。

5G智能手機需要更多的襯底面積

過去10年不同通信技術(shù)代際（從2G/3G到5G等）的手機對于優(yōu)化襯底需求發(fā)生著變化。Soitec預測了RF-SOI、FD-SOI、POI產(chǎn)品在不同代際的手機中的應用面積，可以看到Soitec優(yōu)化襯底產(chǎn)品的應用面積增長非常可觀。


面向高端智能手機應用于RF FEM和毫米波模塊的RF-SOI和FD-SOI的面積也是顯著增加的。這些應用為Soitec優(yōu)化襯底帶來了市場機會。

汽車電子系統(tǒng)對優(yōu)化襯底的需求

以2019年，2020-2022年，以及2022年及未來這三年汽車電子發(fā)展情況來看，不同代際的汽車半導體器件含量增長，帶動Soitec優(yōu)化襯底的應用面積增長，并且促使Soitec創(chuàng)造了新的應用和芯片種類。



從汽車半導體對于Soitec優(yōu)化襯底的應用機會來看，下圖綠色框皆代表著這樣的機會，幾乎占據(jù)了七成的機會點，這樣的機會覆蓋了汽車半導體的互連、自動化和電動化等各方面。

Soitec豐富的產(chǎn)品組合

Soitec高管表示，正是因為Soitec的領(lǐng)先技術(shù)，包括Smart CutTM、Smart StackingTM、Epitaxy，使得Soitec能夠生產(chǎn)多種優(yōu)化襯底。

Soitec的優(yōu)化襯底產(chǎn)品組合包括了：SOI、硅基的、非硅基的，包括壓電襯底和其它化合物產(chǎn)品的其他新材料襯底。

具體來看，面向5G，Soitec提供RF-SOI、FD-SOI、Power-SOI、Photonics-SOI、Imager-SOI。

面向汽車領(lǐng)域，有FD-SOI產(chǎn)品、Power-SOI產(chǎn)品，以及Imager-SOI，用于成像與傳感領(lǐng)域。

POI優(yōu)化襯底，也就是壓電優(yōu)化襯底，它是在絕緣層上加壓電材料，可用于濾波器方面。

另外還有氮化鎵，硅基氮化鎵可以用于5G和汽車領(lǐng)域。



關(guān)于RF-SOI，智能手機對射頻器件的需求增加，例如Sub-6GHz的RF-SOI采用面積在5G手機中的含量比4G手機高了60%，而同時又比中等的手機高了100%。RF-SOI在毫米波以及Wi-Fi6領(lǐng)域的增長也在加快。

關(guān)于FD-SOI，市場上越來越多的公司采用這一技術(shù)，例如意法半導體、格芯、三星，以及萊迪思的CrossLink，F(xiàn)D-SOI突出的超低功耗能力使其采用率上升。此外，從通過AI管理的射頻到SoC以及新一代的Soitec技術(shù)為云端添加無線電連接，也帶動了一系列FD-SOI的應用。同時，各個代工廠也在進一步地開發(fā)新的技術(shù)節(jié)點，例如18納米和12納米。

Soitec的Specialty-SOI單元，針對不同的應用來設(shè)計不同的產(chǎn)品。Power-SOI，主要用于汽車的電源管理控制。其他Specialty-SOI的產(chǎn)品，包括用于影像的Imager-SOI和Photonics-SOI。Soitec的Photonics-SOI產(chǎn)品已經(jīng)成為行業(yè)標準，特別是數(shù)據(jù)中心以及收發(fā)器的應用領(lǐng)域。

用于濾波器的POI襯底。POI襯底能夠為5G濾波器提供在帶寬、損耗、溫度穩(wěn)定性、排斥等方面優(yōu)秀的表現(xiàn)。對于聲表波濾波器市場而言，POI可以助力聲表波的濾波器應用于Sub-6HGz市場。早前，Soitec與高通公司簽訂協(xié)議，助其開發(fā)產(chǎn)品用于4G、5G、濾波器方面。在150毫米POI襯底方面也在爬坡量產(chǎn)，并且產(chǎn)能準備擴張到50萬片每年。

2019年5月Soitec并購了EpiGaN，現(xiàn)在這個業(yè)務單元已經(jīng)完美有機地結(jié)合到整體業(yè)務組中，Soitec Belgium（原EpiGaN）主要提供氮化鎵外延片產(chǎn)品。包括硅基的氮化鎵，以及碳化硅基的氮化鎵。Soitec目前可以提供用于射頻器件，覆蓋基站、智能手機（Sub-6GHz以及毫米波）應用的氮化鎵外延片。

Soitec開發(fā)中的產(chǎn)品有碳化硅襯底。碳化硅晶圓頂層是高質(zhì)量的碳化硅，下面一層是低電阻率的襯底。Soitec與應用材料公司合作開發(fā)的碳化硅產(chǎn)品，目前已經(jīng)開始第一批的試生產(chǎn)，研發(fā)樣品已經(jīng)交付給客戶，同時也獲得了技術(shù)驗證，電動汽車將是碳化硅產(chǎn)品最主要的增長驅(qū)動力。



目前，Soitec收購了芯片設(shè)計公司Dolphin Design，旨在加速為電子行業(yè)提供Soitec自主研發(fā)設(shè)計的優(yōu)化襯底。據(jù)悉，Dolphin Design已經(jīng)向市場交付了一些關(guān)鍵的針對于FD-SOI特性的IP設(shè)計技術(shù)。

作為重要的芯片廠商之一，格芯正在向全球的客戶提供這種IP設(shè)計，這使得眾多應用及無晶圓廠半導體公司加速采納FD-SOI技術(shù)并擴張其生產(chǎn)規(guī)模?？傮w來說，收購Dolphin Design，使Soitec能提供出色的解決方案用于IP設(shè)計、完整地設(shè)計產(chǎn)品，滿足低功耗和高能效應用的需求?？傊?，Soitec表示對于Dolphin Design在未來的發(fā)展持樂觀態(tài)度。

小結(jié)：

新興應用對優(yōu)化襯底的需求十分可觀，為此，Soitec在全球范圍經(jīng)營的多家工廠加緊生產(chǎn)及擴產(chǎn)。

其中，在法國，Soitec擁有三家正在全馬力、全產(chǎn)線投入SOI生產(chǎn)的工廠，同時POI產(chǎn)品的產(chǎn)能也在逐步擴大。在新加坡，Soitec建設(shè)了300mm SOI晶圓制造工廠，旨在擴大其全球產(chǎn)能。在中國，Soitec與新傲科技達成協(xié)作，在上海擴產(chǎn)200mm SOI晶圓，目前新傲科技正在努力擴大產(chǎn)能。同時Soitec也在考量未來幾年的市場需求，有必要的話會提前對產(chǎn)能部署作出安排。

Soitec高管表示，目前在國內(nèi)有超過30個合作項目，將在中國加強與本地行業(yè)伙伴的合作，建立靈活的商業(yè)合作模式，建立本地供應鏈以及本地支持。

Soitec預測2022財年，公司年營收將達到9億美元。鑒于Soitec RF-SOI、Power-SOI產(chǎn)品已經(jīng)成為業(yè)界標準，預計隨著終端客戶采用率的不斷提高，將有爆發(fā)式增長。

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