赋能5G，Soitec的技术远不止SOI

作者:单祥茹  来源:中国电子商情

发布时间:2019-09-24

Soitec是全球优化衬底最大的制造商，拥有两大核心技术Smart CutT和Smart Stacking，主要服务于四个市场，即智能手机、汽车、云、物联网。在全球半导体产业链中，Soitec占有独特的市场地位，其提供的材料包括衬底的结构性能将最终影响到终端产品的性能和表现。尤其是在5G手机射频前端模块中，RF-SOI更是扮演着重要的角色。随着5G商用步伐的加快，5G芯片加速成熟，SOI技术也开始进入发展的高峰期。

“Soitec是专门做材料的，为了更好地赋能5G，应对不同行业的挑战，现在，我们的基础也延伸到除了硅之外其他的复合材料上，如POI、GaN、SiC等领域。” 近日，Soitec全球策略执行副总裁Thomas Piliszczuk博士在北京举办的媒体会上表示。

RF-SOI：5G射频前端模块的最优平台
RF-SOI是Soitec的旗舰产品，100%的智能手机都使用了该项技术和产品。据Thomas Piliszczuk博士介绍，Soitec在RF-SOI上拥有全面的产品路线，涵盖所有射频前端组件，其中包括调谐器、PA（功率放大器）、调谐器开关、LNA（低噪声放大器）等等，所有这些元器件以及模块都使用了Soitec RF-SOI的产品。RF-SOI本身所拥有的与生俱来的绝缘性和信号完整性，使其应用范围也从当初的3G发展到4G、LTE-pro、LTE-advanced，一直到扩展到现在的5G，并且在同类产品中具有最优的性价比。

图1  RF-SOI涵盖所有射频前端线性要求

FD-SOI：万物互联的整合平台
通过简单的模拟/射频整合，FD-SOI技术可用于高功效和灵活的数字运算，其应用范围很广，从5G到汽车、物联网，再到边缘人工智能等都有着非常独特的应用。随着万物互联时代的到来，FD-SOI的发展也有了非常好的进展。

SOI联盟是SOI行业最领先的组织，它整合了SOI的整个生态系统，能顾及所有的垂直行业，涵盖价值链中的众多企业，包括产学研各个机构，共同推动SOI行业的发展。SOI产业联盟董事长兼执行理事Carlos Mazure博士在本次媒体会上谈到，我们身处一个万物互联的时代，未来我们的通信不再仅仅是4G和5G手机，物联网、机器与机器、设备与设备之间的通信将是推动通信产业发展的主力。

“5G之所以发展如此迅速，主要是因为5G有低成本、低延时、高数据通量的优点，它为万物互联的实现奠定了基础。中国是5G的领导市场，中国的企业已经可以提供5G手机等产品。现在，我们可以说，针对4G和5G技术的SOI整个生态系统已经就绪，而且市场需求非常强烈。作为4G前端模块的标准，RF-SOI所带来的各种好处将延伸到sub-6 GHz等5G技术当中。未来的5G毫米波需求也将获得RF-SOI、POI和FD-SOI这些技术和产品的支持。”Carlos Mazure博士表示。

此外，Carlos Mazure博士还着重强调以下两点：第一，FD-SOI整个生态系统已经就绪，整个供应链也已经就绪，而且在不断的发展和成熟中。第二，当下最重要的是SOI产品的应用。第一批使用的部分企业包括恩智浦、意法半导体、索尼、瑞芯、新思科技、瑞萨等。这些企业本身内部规模很大，能够实现规模效应，也是第一波采纳SOI技术和产品的联盟成员。

POI：新一代滤波器的理想选择
在智能手机的前端模块以及射频模块中，滤波器是必备的元件。在4G、5G时代，频谱将越来越密集，因此，手机前端的射频模块必须配有功能强大的滤波器才能完成信号的有效提取。与之相对应的是，滤波器的需求量越来越多。在3G时代，一部智能手机中大约需要几个滤波器。在4G时代，滤波器的使用量接近60～80个。在5G时代，这一数值将达到120～150个，滤波器的市场潜力无限。POI主要用于滤波器的新型压电衬底，“为此，Soitec投入大量资金开发了相关的POI衬底产品，以满足在4G、5G时代对滤波器强大功能的要求。我们的很多客户来自于前端模块滤波器行业，其中，主要头部的企业都在使用我们的技术和产品。”Thomas Piliszczuk博士表示。

9月初，Soitec刚刚宣布了扩大POI产能的计划。位于法国的POI生产线产能预计可扩大至40万片/年，未来将逐渐达到预期的全产能。如果市场需求继续保持旺盛，Thomas Piliszczuk博士表示Soitec也会考虑与其他的一些生产单位合作来满足客户的需求。从目前的市场看，POI每年的市场需求约几百万片，现在的POI生产以6英寸为主，未来会有8英寸和12英寸这样的规格，产能将进一步扩大。

GaN外延片: 引领5G技术风潮
经过几十年的研发，氮化镓（GaN）技术基本成熟，逐步进入大规模商业化使用阶段。据Thomas Piliszczuk博士介绍，在Soitec内部，大家一致认为GaN的商用时机是成熟的。对于GaN技术，Soitec没有选择从零开始研发，而是通过收购的方式快速进入这个市场。今年初收购的比利时公司EpiGaN，其GaN技术已经非常成熟，且有了比较成熟的产品。据Thomas Piliszczuk博士介绍，收购之后两家企业磨合得非常好，现在，GaN已经成为Soitec的一个业务单元。Soitec首先会将GaN用于射频和高功率两个市场，并且5G基站是使用重点。

与硅基材料相比，GaN材料独有的特性满足了市场所需，但居高不下的成本是它的短板。Thomas Piliszczuk博士提出，Soitec正在通过工艺和产线的改革来降低GaN的成本，比如将产品从4英寸或6英寸移到8英寸产线，通过大规模、工业化生产提高良率降低成本。在技术上有一个值得注意的细节：GaN分为硅上GaN和碳化硅（SiC）上GaN两大类，硅上GaN以硅材料为衬底，成本比SiC、GaN便宜很多。因此，Soitec正在努力提高此类技术的性能，使这项成本较低的技术能够满足市场的需求，特别是在基站的应用上，尽量用硅上GaN替代SiC上GaN，以此来降低GaN的使用成本。

Thomas Piliszczuk博士进一步表示，GaN技术的市场成功在很大程度上取决于成本。因此，公司也在逐步加大与终端客户的合作，共同寻找高性价比的解决方案。

图2  Soitec拥有用于手机及通信基站的完善产品组合

在5G应用中尤其是射频前端模块市场，SOI能否成为市场上的主流技术？对于这个问题，Thomas Piliszczuk博士认为答案是肯定的。他表示：“在第一波Sub-6GHz的5G智能手机中，华为、三星均使用了比之前更多的RF-SOI技术，并且这个趋势会继续发展下去。除此之外，Soitec的POI技术也开始用于新一代滤波器产品中。对于我们来说，5G是一个更好的时代，因为我们有更多的产品会被应用。5G毫米波是一个新课题，还在发展过程中。接下来，我们会看到不同的技术组合在一起被应用到智能手机上，其中既有RF-SOI，也有FD-SOI，它们都非常适合超高频率应用。未来，5G基站将是RF-SOI和FD-SOI技术的结合，华为、爱立信、诺基亚都在采用这些技术。对Soitec来说，这将是一个拥有巨大潜力的新市场，公司为此也准备了SOI、POI、GaN等一系列技术和产品。”