法國Soitec在今年2月和3月連續宣佈重磅消息:一是在中國開啟銷售管道,Soitec中國團隊的銷售與技術工程師將直接為中國客戶提供支援;二是與上海新傲科技(Simgui)加強合作關係,擴大其位於中國上海製造工廠的200mm絕緣矽(SOI)晶圓年產量,從年產180,000片增加至360,000片。新增產能主要針對汽車自動駕駛領域所涉及的RF-SOI與功率Power-SOI元件,新傲科技負責SOI晶圓製造,Soitec則管理全球產品銷售。

繼續擴大中國SOI生態系統

作為最早實現FD-SOI晶圓高良率成熟量產的公司,Soitec產品範圍包括數位應用產品如FD-SOI、光電-SOI和Imager-SOI,以及通訊和功率應用產品如RF-SOI和功率-SOI。其中,又以自主研發的用於生產最佳化襯底,尤其是SOI晶圓的革命性晶圓鍵合和剝離技術Smart Cut最為知名。這是一項用來將晶體材料中的超薄單晶矽層從供體襯底轉移到其他襯底上的技術,當今大部分SOI晶圓都採用了該項技術。

20190321NT62P1 基於Smart Cut技術的襯底最佳化。

自2015年起,Soitec將公司核心業務定義為「加速為電子產業提供最佳化襯底」。此後的三年內,公司業績一直處於增長模式,截止2018財政年度末(2018年3月底)累計收入達到3.5億美元,預計2019財政年度還將取得35%的增幅。

為了透過設計鞏固對半導體供應鏈從最佳化襯底到積體電路、系統應用的業務覆蓋,2018年8月底,Soitec收購了Dolphin Integration的大部分股份。Dolphin Integration是一家專注於開發低功耗晶片的法國公司,透過收購,雙方能夠為市場帶來結合最佳化功率管理和正向體偏壓技術的獨特解決方案。

Soitec全球戰略執行副總裁Thomas Piliszczuk並不否認IP設計是FD-SOI的痛點之一。但他強調,隨著生態系統的不斷完善,三星(Samsung,28nm、18nm)、格羅方德(Globalfoundries,22nm、12nm)、瑞薩電子(Renesas Electronics,65nm)和意法半導體(STMicroelectronics,28nm)、芯原(VeriSilicon)、Arm、Synopsys、Cadence等大廠提供了極為豐富的IP產品,使得這一痛點在過去幾年間已經得到了極大的緩解。

「我們之所以選擇收購Dolphin Integration,就代表Soitec正在加強IP庫構建與相關服務,為基於FD-SOI的晶片設計提供更加節能高效的解決方案。這是FD-SOI與其他SOI晶圓片的主要區別,也是FD-SOI在相關市場領域得以推廣的重要因素。」Piliszczuk說。

而就在兩三周前,Dolphin Integration還與Globalfoundries共同發佈了支持22nm節點的可適應的基底體偏壓技術。

Soitec很早就開始支援中國當地SOI生態系統的建設。早在2007年,Soitec就與中國代工廠和研發中心開展產業合作。2014年,Soitec和上海新傲科技達成了有關RF和功率半導體市場200mm SOI晶圓的戰略夥伴關係,並簽署了許可和技術轉移協議,有助於在中國打造在地化的SOI生態系統。

目前,海思(HiSilicon)、展銳(RDA/Spreadtrum)、瑞芯微電子(Rockchip)等企業基於SOI技術在4G、5G、AIOT、ADAS和資料中心等關鍵應用中取得了一系列突破性進展。以SMIC和HHGrace為代表的中國的晶圓代工企業也一直在提供基於RF-SOI的產品;Globalfoundries還與成都市政府成立了合資企業,同樣以22nm SOI技術作為發展重點。

20190321NT62P2 中國SOI生態系統。

考慮到由於矽基和非矽基最佳化襯底對於5G行動通訊在自動駕駛車、工業連接和虛擬實境(VR)等領域的大規模部署發揮著至關重要的作用。近日,Soitec又宣佈成為首家加入中國移動5G聯合創新中心的材料供應商,為其帶來與無晶圓半導體公司、代工廠、系統級供應商、整合元件製造商(IDM)、研發/創新中心、大學和產業協會長期建立起來的全球合作網路。

為5G和AIoT做好晶圓保障

依照規劃,Soitec計畫在未來4年內將300mm SOI晶圓產能從當前的每年165萬片提升至200萬片,200mm晶圓產能在2019年底從當前的90萬片提升至130萬片,中國合作夥伴上海新傲科技200mm SOI產能超過36萬片。與此同時,Soitec三大戰略投資者之一上海矽產業投資(National Silicon Industry Group,NSIG)在2016年也宣佈收購Soitec股權(上海矽產業投資有限公司目前擁有Soitec11.49%的股份)。

Soitec全球業務部執行副總裁Bernard Aspar將5G和AI列為Soitec產品(包括FD-SOI、RF-SOI、Photonics-SOI、POA和其他具有III-V族材料)最大的兩個增長機會。他並認為,與追求絕對高性能的FinFET技術不同的是,5G行動、物聯網、AI、ADAS這些更關注低功耗、性能靈活、整合類比/RF/混合訊號的應用,更適合FD-SOI技術,當前快速增長的採用趨勢也證實了這一判斷。

20190321NT62P3 Soitec襯底最佳化覆蓋多個應用領域。

從技術角度來看,RF-SOI是專為RF前端模組設計的先進製程。在4G/LTE,包括即將到來的5G應用中,是眾多天線開關、天線調諧器、低雜訊放大器(LNA)和功率放大器的首選技術,並從2012開始快速取代傳統用於RF元件的GaAs材料。

按照Aspar的說法,目前,100%智慧型手機的RF前端模組均基於RF-SOI設計製造,甚至已經成為了天線開關、調諧器和低雜訊放大器的產業標準。利用將多個RF元件高度整合在一顆晶片上,RF-SOI滿足了4G和5G所需要的RF性能,並顯著降低了設備成本和元件尺寸,這對IoT類型的應用也至關重要。

由於RF-SOI為RF前端模組帶來了獨特的RF特性,例如RF訊號線性、低插入損耗、較小尺寸、高整合、低成本,目前還沒有其他技術能夠提供類似的價值。因此,FD-SOI平台可以針對5G需要提供無與倫比的整合度,還可以給窄頻物聯網(NB-IoT)帶來優越的低功耗性能,這些都是FinFET製程無法比擬的優勢。

20190321NT62P4 針對5G應用的最佳化襯底。

而FD-SOI則是一種為低功率數文書處理而設計的製程,整合了眾多類比混合訊號功能,無論設備處於低洩漏/睡眠模式還是處於高性能模式,該技術都能為其帶來獨特性,自然成為行動和AIoT應用的理想選擇。

相關資料顯示,從製成品的成本和性能來看,28nm FD-SOI比28nm bulk CMOS晶圓(28nm或22nm)可提供多30~50%的性能;22nm FD-SOI又比14nm FinFET成品晶圓成本降低20~30%,但由於具備RF、體偏壓和整合優勢,能提供幾乎相同的性能。

目前,恩智浦(NXP)、Lattice、Synaptics、Rockchip等廠商均基於FD-SOI製程推出了相關的AIoT解決方案。

「摩爾定律發展趨緩,英特爾10nm製程受阻,Globalfoundries/聯電(UMC)紛紛宣佈放棄7nm以下先進製程,相比之下,FD-SOI成本和性能都更為合理,其中隱藏的許多商業機會能夠幫助這些晶圓廠繼續為市場提供服務。」Soitec全球銷售主管Calvin Chen對《國際電子商情(ESMC)》表示,隨著晶片設計成本的不斷高漲,為了繼續保持競爭力,並構建起理想的盈利模式,會有越來越多的企業選擇主動擁抱SOI平台。

本文為姊妹刊國際電子商情原創文章