5G、AI、汽车加持，半导体用量骤增，听听材料厂商怎么说

电子发烧友网报道（文/黄晶晶）5G、人工智能以及能源效率对半导体芯片的需求增长已经是趋势，现时出现的芯片缺货现象也离不开这些新兴应用需求的影响。追溯到芯片上游，其实晶圆片材料至关重要。知名衬底供应商法国Soitec公司日前举行的线上媒体会上，Soitec全球战略负责人Thomas Piliszczuk，首席运营官兼全球业务部主管Bernard Aspar，全球销售主管Calvin Chen，以及中国区战略发展总监张万鹏悉数在场，分享了衬底材料如何助力三大应用以及公司的发展策略。

需求的焦点来自5G、边缘AI、电动汽车等

Soitec高管特别分享三个数据，一是5G手机今年的出货预计超过5亿台，围绕5G又可以开发更多创新电子应用，例如5G+工业，5G+IoT等。二是2021年边缘AI强力驱动行业增长。另外，预计今年具有AI能力的设备将有100亿台。三是2025年电动汽车的销量将达到2000万，能源效率的需求还将在工业应用、太阳能、绿色能源或其它基础设施中释放。


目前为了向市场交付解决方案，行业面临着一些挑战，包括需要超越摩尔定律、寻找新型的体系架构、新型的结构、新型的材料、新的缩减尺寸的方法，以及采用最先进的封装技术。Soitec高管表示，对Soitec而言，我们提供优化衬底，品种丰富的新型半导体材料，它们帮助行业解决上述问题，也为我们带来了诸多机会。

5G智能手机需要更多的衬底面积

过去10年不同通信技术代际（从2G/3G到5G等）的手机对于优化衬底需求发生着变化。Soitec预测了RF-SOI、FD-SOI、POI产品在不同代际的手机中的应用面积，可以看到Soitec优化衬底产品的应用面积增长非常可观。


面向高端智能手机应用于RF FEM和毫米波模块的RF-SOI和FD-SOI的面积也是显著增加的。这些应用为Soitec优化衬底带来了市场机会。

 
 

汽车电子系统对优化衬底的需求

以2019年，2020-2022年，以及2022年及未来这三年汽车电子发展情况来看，不同代际的汽车半导体器件含量增长，带动Soitec优化衬底的应用面积增长，并且促使Soitec创造了新的应用和芯片种类。


 
从汽车半导体对于Soitec优化衬底的应用机会来看，下图绿色框皆代表着这样的机会，几乎占据了七成的机会点，这样的机会覆盖了汽车半导体的互连、自动化和电动化等各方面。

 
 

Soitec丰富的产品组合

Soitec高管表示，正是因为Soitec的领先技术，包括Smart CutTM、Smart StackingTM、 Epitaxy，使得Soitec能够生产多种优化衬底。
 
Soitec的优化衬底产品组合包括了：SOI、硅基的、非硅基的，包括压电衬底和其它化合物产品的其他新材料衬底。
 
具体来看，面向5G，Soitec提供RF-SOI、FD-SOI、Power-SOI、Photonics-SOI、Imager-SOI。
 
面向汽车领域，有FD-SOI产品、Power-SOI产品，以及Imager-SOI，用于成像与传感领域。
 
POI优化衬底，也就是压电优化衬底，它是在绝缘层上加压电材料，可用于滤波器方面。
 
另外还有氮化镓，硅基氮化镓可以用于5G和汽车领域。
 

 
关于RF-SOI，智能手机对射频器件的需求增加，例如Sub-6GHz的RF-SOI采用面积在5G手机中的含量比4G手机高了60%，而同时又比中等的手机高了100%。RF-SOI在毫米波以及Wi-Fi 6领域的增长也在加快。
 
关于FD-SOI，市场上越来越多的公司采用这一技术，例如意法半导体、格芯、三星，以及莱迪思的CrossLink，FD-SOI突出的超低功耗能力使其采用率上升。此外，从通过AI管理的射频到SoC以及新一代的Soitec技术为云端添加无线电连接，也带动了一系列FD-SOI的应用。同时，各个代工厂也在进一步地开发新的技术节点，例如18纳米和12纳米。
 
Soitec的Specialty-SOI单元，针对不同的应用来设计不同的产品。Power-SOI，主要用于汽车的电源管理控制。其他Specialty-SOI的产品，包括用于影像的Imager-SOI和Photonics-SOI。Soitec的Photonics-SOI产品已经成为行业标准，特别是数据中心以及收发器的应用领域。
 
用于滤波器的POI衬底。POI衬底能够为5G滤波器提供在带宽、损耗、温度稳定性、排斥等方面优秀的表现。对于声表波滤波器市场而言，POI可以助力声表波的滤波器应用于Sub-6HGz市场。早前，Soitec与高通公司签订协议，助其开发产品用于4G、5G、滤波器方面。在150毫米POI衬底方面也在爬坡量产，并且产能准备扩张到50万片每年。
 
2019年5月Soitec并购了EpiGaN，现在这个业务单元已经完美有机地结合到整体业务组中，Soitec Belgium（原EpiGaN）主要提供氮化镓外延片产品。包括硅基的氮化镓，以及碳化硅基的氮化镓。Soitec目前可以提供用于射频器件，覆盖基站、智能手机（Sub-6GHz以及毫米波）应用的氮化镓外延片。
 
Soitec开发中的产品有碳化硅衬底。碳化硅晶圆顶层是高质量的碳化硅，下面一层是低电阻率的衬底。Soitec与应用材料公司合作开发的碳化硅产品，目前已经开始第一批的试生产，研发样品已经交付给客户，同时也获得了技术验证，电动汽车将是碳化硅产品最主要的增长驱动力。


 
目前，Soitec收购了芯片设计公司Dolphin Design，旨在加速为电子行业提供Soitec自主研发设计的优化衬底。据悉，Dolphin Design已经向市场交付了一些关键的针对于FD-SOI特性的IP威廉希尔官方网站 。
 
作为重要的芯片厂商之一，格芯正在向全球的客户提供这种IP设计，这使得众多应用及无晶圆厂半导体公司加速采纳FD-SOI技术并扩张其生产规模。总体来说，收购Dolphin Design，使Soitec能提供出色的解决方案用于IP设计、完整地设计产品，满足低功耗和高能效应用的需求。总之，Soitec表示对于Dolphin Design在未来的发展持乐观态度。
 
小结：
 
新兴应用对优化衬底的需求十分可观，为此，Soitec在全球范围经营的多家工厂加紧生产及扩产。
 
其中，在法国，Soitec拥有三家正在全马力、全产线投入SOI生产的工厂，同时POI产品的产能也在逐步扩大。在新加坡，Soitec建设了300mm SOI晶圆制造工厂，旨在扩大其全球产能。在中国，Soitec与新傲科技达成协作，在上海扩产200mm SOI晶圆，目前新傲科技正在努力扩大产能。同时Soitec也在考量未来几年的市场需求，有必要的话会提前对产能部署作出安排。
 
Soitec高管表示，目前在国内有超过30个合作项目，将在中国加强与本地行业伙伴的合作，建立灵活的商业合作模式，建立本地供应链以及本地支持。
 
Soitec预测2022财年，公司年营收将达到9亿美元。鉴于Soitec RF-SOI、Power-SOI产品已经成为业界标准，预计随着终端客户采用率的不断提高，将有爆发式增长。
 
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