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雖然，2021年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)以缺貨開局，但這也預(yù)示著行業(yè)復(fù)產(chǎn)帶來(lái)的需求推動(dòng)增長(zhǎng)，而隨著疫情的緩解，整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展動(dòng)力將進(jìn)一步得到釋放。
行業(yè)調(diào)研機(jī)構(gòu)對(duì)整個(gè)半導(dǎo)體市場(chǎng)增長(zhǎng)趨勢(shì)普遍樂觀，預(yù)計(jì)從2020到2030年，整個(gè)行業(yè)將增長(zhǎng)2.2倍，5G、人工智能和能源效率三個(gè)領(lǐng)域成為驅(qū)動(dòng)主力，關(guān)鍵市場(chǎng)包括手機(jī)、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(fù)責(zé)人Thomas Piliszczuk在日前該公司的年度展望會(huì)上表示，一些外部因素也在促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，包括從去年開始的疫情，美歐和中國(guó)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(guó)、比利時(shí)、新加坡和中國(guó)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(dǎo)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(dǎo)體材料的發(fā)展動(dòng)向。
市場(chǎng)中的一些趨勢(shì)已經(jīng)變成現(xiàn)實(shí)：今年5G手機(jī)的出貨量將超過5億臺(tái)，而作為全球性的平臺(tái)，5G將集成和帶來(lái)多種創(chuàng)新產(chǎn)品，涉及各類的電子細(xì)分市場(chǎng)。邊緣AI的終端設(shè)備今年將達(dá)到100億，而到2030年將超過400億。此外，電動(dòng)汽車到2025年產(chǎn)量將達(dá)到2000萬(wàn)，其提高能效的技術(shù)需求也將體現(xiàn)在工業(yè)應(yīng)用、太陽(yáng)能、綠色能源或其它基礎(chǔ)設(shè)施中。
Thomas Piliszczuk認(rèn)為作為這些市場(chǎng)的核心推手，半導(dǎo)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(shí)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)的重要組成部分。Soitec首席運(yùn)營(yíng)官兼全球業(yè)務(wù)部主管Bernard Aspar強(qiáng)調(diào)該公司是專注于在優(yōu)化襯底的整個(gè)價(jià)值鏈中提供差異化的價(jià)值。就SOI而言，Soitec可以提供RF-SOI、FD-SOI、Power-SOI、Photonics-SOI、Imager-SOI，以針對(duì)不同的應(yīng)用。?
圖：優(yōu)化襯底在不同器件中的應(yīng)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?！盉ernard Aspar說(shuō)，“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?！?
圖：Soitec的優(yōu)化襯底在汽車半導(dǎo)體中的機(jī)遇
半導(dǎo)體材料技術(shù)深深影響著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，Soitec在這一過程中發(fā)揮了重要作用。以5G智能手機(jī)射頻前端模塊為例，Sub-6GHz的RF-SOI的采用面積在5G手機(jī)中的含量比4G手機(jī)高了60%，比中等手機(jī)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(dǎo)體工藝正逼近其性能極限，Wi-Fi 6（E）需要更先進(jìn)的射頻前端半導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)提供了基礎(chǔ)。?
圖：Soitec RF-SOI在手機(jī)RF前端中的應(yīng)用趨勢(shì)
除了射頻前端，來(lái)自5G、邊緣計(jì)算和汽車應(yīng)用中對(duì)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(wú)線電連接也推動(dòng)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(jì)和生產(chǎn)芯片。從工藝節(jié)點(diǎn)看，目前，中國(guó)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。?
圖：FD-SOI的市場(chǎng)和應(yīng)用
除了SOI，POI襯底將給射頻濾波器帶來(lái)新的選擇，將在Sub-6HGz的市場(chǎng)發(fā)揮重要價(jià)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(yù)期產(chǎn)能將擴(kuò)張到每年50萬(wàn)片。
隨著GaN和SiC功率器件應(yīng)用的增長(zhǎng)，化合物半導(dǎo)體業(yè)務(wù)對(duì)材料供應(yīng)商而言是一個(gè)重要的藍(lán)海。Soitec通過收購(gòu)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(jī)和基站射頻和功率應(yīng)用。
Soitec正在和應(yīng)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(yīng)用，首批研發(fā)樣品試制完成，目前正在客戶端驗(yàn)證，預(yù)計(jì)今年一季度開始批量供應(yīng)。
值得注意的是，在新材料工藝和芯片制造實(shí)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(jì)和制造的過程中。Soitec通過收購(gòu)Dolphin Design實(shí)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(kuò)張相關(guān)產(chǎn)能。
Soitec正在加快其中國(guó)行業(yè)生態(tài)建設(shè)，Soitec中國(guó)區(qū)戰(zhàn)略發(fā)展總監(jiān)張萬(wàn)鵬表示他們希望能夠利用中國(guó)的新基建、電動(dòng)汽車等不同行業(yè)的發(fā)展，來(lái)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(dòng)汽車領(lǐng)域，還包括與本地行業(yè)伙伴進(jìn)行合作，建立本地供應(yīng)鏈以及本地團(tuán)隊(duì)的支持。
“包括上海新傲，我們目前在國(guó)內(nèi)跟多數(shù)客戶和伙伴有超過30個(gè)項(xiàng)目合作，”Soitec全球銷售主管Calvin Chen說(shuō)，“經(jīng)過幾年的耕耘，目前比較主流的產(chǎn)品會(huì)開始有銷售方面的貢獻(xiàn)，其中有幾個(gè)項(xiàng)目會(huì)在一年之內(nèi)開始進(jìn)入試產(chǎn)和量產(chǎn)的階段，預(yù)計(jì)在不久之后就會(huì)有爆發(fā)式的增長(zhǎng)。”
從SOI、復(fù)合材料產(chǎn)品到非硅基產(chǎn)品，半導(dǎo)體材料技術(shù)的發(fā)展顯示出其在應(yīng)對(duì)摩爾定律中的發(fā)展方向和可能性。當(dāng)然，也正是基于這些材料技術(shù)的芯片最終推動(dòng)著相關(guān)應(yīng)用市場(chǎng)的迭代升級(jí)。
