優化襯底將在中國市場全面“開花”

半導體行業近兩年發展速度迅猛，據估計2020-2030的十年時間內，半導體行業將增長2.2倍。屆時行業將圍繞智能手機、汽車、物聯網、雲及基礎設施四大市場和5G、人工智能、能源效率三大趨勢發展。

驚人的增速之下，半導體行業亟待顛覆性解決方案。反觀半導體器件的演進一直以來都遵循着“PPACT”的規律，即性能（Perfomance）、功耗（Power）、上市時間（Time-To-Market）、所佔面積（Area Cost）。

為了實現這種進化，行業正面臨挑戰，包括超越摩爾定律、新型體系架構、新型結構/3D，新型材料、縮減尺寸的新方法、先進的封裝技術。

優化襯底便是突破限制和挑戰的好方法，通過從晶圓這片“源頭”入手，改善晶體管的性能，為後續設計和流片打好“地基”。近日，半導體優化襯底商Soitec展望其在2021年的計劃，21ic中國電子網記者受邀參加此次媒體交流會。

由5G撬動的市場增長

5G是優化襯底目前需求增長最大的市場之一，憑藉其10倍的速度、10倍的相應時間、10倍的連接設備數量、100倍的網絡容量，5G迎來了大規模部署。

數據顯示，2020年5G手機銷量約為2億台，建成約20萬個5G基站。據Soitec全球戰略負責人Thomas Piliszczuk預測，2023年5G手機的銷售量將佔比50%，2025年全球將有超過55%的區域實現5G覆蓋。

5G這項技術不僅可以用於智能手機，也可用在汽車、IoT、製造上實現萬物互聯的特性，這些領域也將憑藉5G發揮更好地生產力和質量更高的服務。Thomas Piliszczuk強調，5G的垂直、衍生技術、應用和頻譜將持續發展，5G也將驅動創新促使智能手機升級並助力其他行業轉型。

2G時代伴隨Wi-Fi首次面市，SOI天線開關的應用，RF-SOI從開關的備選逐漸成為行業標準解決方案，根據Soitec預測此時RF-SOI應用面積僅為1m㎡。歷經3G、LTE、LTE-A、LTE-A-Pro直至5G時代的變遷，Soitec預測5G sub-6GHz&mmW應用時期，採納RF-SOI和FD-SOI應用總面積將達到130m㎡。值得一提的是，伴隨着5G的到來，FD-SOI、POI技術也逐漸引入智能手機，優化襯底市場正隨着5G到來而迎來新的“黃金期”。

由汽車衍生的動能革新

汽車行業也是急需晶圓優化襯底的行業之一。目前來説，汽車行業正朝向CASE（C：互連、A：自動化、S：共享、E:電動化）發展，龐大市場背後是巨大的“胃口”，在性能、功耗、面積上會擁有更加嚴苛的要求。

數據顯示，2026年5G汽車銷量將達到2700萬輛，2028年全球共享車隊數量將達到100萬輛，2030年L3及以上車型銷量700萬輛，2030年全球電動汽車銷量將達到4500萬輛。

CASE之下，整車的BOM中電子系統的佔比逐漸增大，自2019年至目前車型對比增加28%~44%。Thomas Piliszczuk強調，這些增長並不僅是應用面積的增長，也有新應用種類及新芯片種類的增長。

2019年Soitec在Power-SOI、FD-SOI、RF-SOI總應用面積達到150m㎡；2020-2022年POI將引入汽車應用，相關SOI應用將擴大範圍，總應用面積將躍升至276 m㎡；2022年及未來SiC/GaN Power將為EV動力系統帶來新“動能”，總應用面積將躍升至2011 m㎡。

從技術到產品的自由組合

“優化襯底對行業是特別重要的，且會成為行業的標準，就比如説5G領域”，Soitec 首席運營官兼全球業務部主管Bernard Aspar強調，Soitec的工作方式就是與整個生態系統進行合作，包括直接客户及客户的客户，這樣才能保證對整個產業所面臨的挑戰有更深刻的瞭解。

從技術方面來講，目前Soitec擁有四項核心技術包括Smart Cut™（智能剝離技術）、Smart Stacking™（智能疊加技術）、Epitaxy（外延技術）、Compound Semiconductor（化合物半導體技術）。“

幾項技術之間是存在互相聯繫的，通過綜合地運用這幾個技術可以實現不同材料的堆疊，打造新產品。Soitec不僅在每項技術上都是領先者，在各項技術的搭配應用上也是領先者”，Bernard Aspar表示，正因Soitec擁有不同技術，所以才能生產多種優化襯底。憑藉領先技術優勢，Soitec可根據需要解決的挑戰或需要滿足的市場需求，生產出不同的襯底。

他為記者舉了幾個例子表示，利用技術的優化組合，再利用硅材料，可以開發出SOI類的產品；利用壓電材料，可以生產出POI（壓電絕緣體）；用碳化硅材料或者是氮化鎵材料，也可生產基於它們的相應的產品。“對於Soitec來説，我們要做的就是從充分理解行業的需求和客户的需求，來做出適應需求的優化襯底。”

從產品方面來講，Soitec提供豐富的SOI相關產品，覆蓋硅基、非硅基領域。具體包括FD-SOI（處理器&SoC連接）、RF-SOI（射頻前端模塊）、Power-SOI（功率）、Photonics-SOI（光電）、Imager-SOI（成像）的SOI產品；POI（壓電絕緣體）和GaN（氮化鎵）的壓電及化合物產品。

優化襯底業務將全線“開花”

在RF-SOI業務單元方面，Bernard Aspar表示2020年全球智能手機市場同比上一年下降約10%，預測2021年全球智能手機將出現強勁反彈。這是因為5G對於RF-SOI用量更大，包括智能手機的Sub-6 GHz、毫米波和Wi-Fi 6三個部分。

數據顯示，5G手機中RF-SOI採用面積相比4G含量增高60%，比中端手機至多可高100%，由此便引發了200mm和300mm節點RF-SOI的需求旺盛。Bernard Aspar強調，Soitec技術領先，制定涵蓋高端和低端細分市場的產品路線圖，滿足5G sub-6 GHz、mmW及 Wi-Fi 6的需求。

在FD-SOI業務單元方面，Bernard Aspar表示：“FD-SOI將繼續擴大在超低功耗的應用，驅動增長的因素主要是5G、邊緣計算、汽車，同時FD-SOI的採用率上升也受益於越來越多的技術需要超低功耗的能力。此外，由於可以通過AI管理的射頻到比特流SoC以及新一代的Soitec技術為雲端添加無線電連接，這也帶動了一系列FD-SOI的應用。”

萊迪斯的CrossLink FPGA平台、意法半導體的Stellar MCU平台、格芯的22FDX RF+、三星的FD-SOI+eMRAM都是FD-SOI助力代工廠的成果。根據Bernard Aspar的介紹，目前代工廠正在研發18nm和12nm工藝節點的產品。

在Specialty-SOI業務單元方面，Bernard Aspar介紹表示，Power-SOI主要用於汽車市場，經歷2020年的市場疲軟後，未來市場將迎來複蘇。另外，Soitec將簽署長期合同確保客户合作，300mm產品的供應延遲。

Imager-SOI主要用於面部識別，該技術將伴隨高端智能手機的需求不斷髮展，利用其優勢來滿足智能手機對於3D傳感的高標準要求。

Photonics-SOI主要用於數據中心光學收發器，其在IDM和代工廠的100G收發器上有穩定的需求，400G硅光器件和共同封裝光學器件的發展也將持續增強數據中心供應。

在濾波器業務單元方面，Bernard Aspar預測5G Sub-6 GHz的採用將推動濾波器用量增長。POI襯底技是射頻濾波器的理想選擇，該技術能提供5G濾波器更大的帶寬、更低的損耗、出色的温度穩定性和有效的排斥。

據介紹，Soitec已與高通公司簽署有關為4G/5G RF 濾波器提供POI襯底的商業協議。目前Soitec的150mm POI襯底已進行大規模量產，並且整體POI產能準備擴張至 50萬片/年。

在Soitec Belgium（原EpiGaN）業務單元方面，Bernard Aspar介紹2019年5月Soitec併購了EpiGaN，現在該業務單元已完美、有機地結合到整體業務中。

目前基站和智能手機中用於射頻的氮化鎵外延片需求量較大，而部分客户已開始對用於功率器件的200mm硅基氮化鎵進行評估。Soitec擁有硅基的氮化鎵和碳化硅基氮化鎵兩種結構產品，IDM和代工廠等優質用户購買RF氮化鎵及硅產品（150mm-200mm）持續增長之中。

在化合物業務單元方面，Bernard Aspar表示2021年第一季度的合規產品已準備就緒，該業務單元主要是基於Smart Cut™的碳化硅襯底，其頂層是高質量的碳化硅，下層是低電阻率的襯底。

目前，Soitec與應用材料公司合作所制定的計劃，試生產線已全面投入運行。據預測，碳化硅晶圓需求量將在2030年增加10倍。

在Dolphin Design方面，Thomas Piliszczuk表示Soitec收購芯片設計公司Dolphin Design，旨在加速為電子行業提供Soitec自主研發設計的優化襯底。目前Soitec十分欣喜這一方面的取得的進展，Dolphin Design已向市場交付一些針對於FD-SOI特性的IP設計的關鍵技術。

“作為重要的芯片快遞到香港之一，格芯正在向全球的客户提供這種IP設計，這使得眾多應用及無晶圓廠半導體公司加速採納FD-SOI技術並擴張其生產規模。總體來説，收購Dolphin Design，使Soitec能提供出色的解決方案用於IP設計、完整地設計產品，滿足低功耗和高能效應用的需求。我們對Dolphin Design在未來的發展持樂觀態度，會主要關注能效以及電源管理方面的市場需求”，他這樣為記者介紹。

優化襯底將在中國市場持續突破

“中國一直是Soitec最重要的市場之一”，在本土化逐漸成為行業必然提到的話題之下，Soitec中國區戰略發展總監張萬鵬這樣對記者説。

根據他的介紹，Soitec自1992年公司成立至今，一直與大學研究機構以及業界最領先的材料公司、設備公司、設計公司、系統公司合作，為手機行業、汽車行業服務。

“對於中國來説，我們希望能夠把這些最新、最好的經驗帶到中國來，幫助中國的同行解決問題。與此同時建設在中國的行業生態，不僅僅是在此前提及的5G、AIoT以及電動汽車領域，也希望能夠加強與本地行業夥伴的合作，建立靈活的商業合作模式，建立本地供應鏈以及本地支持”，張萬鵬強調，新傲作為本土合作生產商之一對Soitec幫助很大。

Soitec希望通過團隊的本土化來加強對中國市場的支持能力，同時希望能夠利用中國正在大力發展的新基建、電動汽車等，來幫助合作伙伴解決行業中遇到的挑戰以及傳統材料的瓶頸問題。

Soitec全球銷售主管Calvin Chen表示，目前國內已有超過30個項目合作，包括主流產品和正在開發的新材料與新產品。經過幾年的耕耘，目前主流的產品會開始有銷售增長，其中幾個項目會在一年內開始進入試產和量產階段。他強調，RF-SOI、Power-SOI已成為業界標準，預計不久之後會有爆發式的增長，開始對Soitec有大量的銷售貢獻。

除此之外，在FD-SOI方面Thomas Piliszczuk透露，過去幾年Soitec已開始與上海華力微電子進行接洽，華力微電子近年來一直在研發FD-SOI技術，並向市場交付產品。華力提供兩個技術節點的產品分別是55nm的FD-SOI和22nm的FD-SOI。

在5G、人工智能、邊緣計算和能效推動的電子增長“黃金十年”之下，優化襯底將發揮關鍵作用，並逐漸成為行業標準。Soitec不僅將優化襯底產品組合已從SOI擴展到POI、GaN和SiC，也將不斷加強在中國市場的地位。