在集成电路制造工艺方面,SOI(绝缘体上硅)越来越受到重视和认可,特殊是在仿照/射频电路方面,RF-SOI工艺的运用越来越广泛,已经有逐步取代传统的GaAs和SiGe之趋势。
目前,RF-SOI技能紧张运用于智好手机、Wi-Fi等无线通讯领域,3G/4G手机用的射频器件,目前大部分已经从传统的化合物半导体升级到RF-SOI技能。
射频开关在高速发展的3G/4G多模多频终端中的运用越来越广泛,射频终真个繁芜度在不断增加,特殊是针对中国移动提出的“五模十频”运用需求,这样的需求导致在射频终端中至少用到3个射频开关,分别在数据、语音、分集吸收端做不同频段和模式的切换。随着系统繁芜度的提高,射频系统中开关的利用量会进一步增加。

前些天,在上海举办的“RF-SOI研讨会”上,SOI家当同盟实行董事卡洛斯·马祖尔(Carlos Mazure)博士表示,RF-SOI生态系统已经建立完善,并成为射频前端(FEM)、天线调谐器和天线开关模块(ASM)中的开关芯片之主流技能。比较传统的GaAs工艺,RF-SOI可以同时供应优秀的性能和低廉的本钱。目前,RF-SOI已经霸占了95%的干系市场份额,该技能有利于IoT连接和5G的发展。
与此同时,为了能更好地与射频前端器件结合,RF-SOI技能还须要更多的创新和打破性方案。
SOI家当同盟是一家非盈利性的协会,聚拢了各种从事SOI技能开拓的公司,涵盖学术界、材料、设备、制造、IP设计以及IC运用。目前,该同盟已有28家成员单位,并正在逐渐扩大。
微波运用为RF-SOI发展带来绝佳契机
传统的微波芯片都是用GaAs工艺设计并制造,随着硅工艺的不断发展和成熟,以硅为根本的半导体工艺越来越适宜做高频微波集成电路,其在消费类电子领域运用的越来越多。
在消费类电子运用领域,由于低频(3GHz以下)频谱利用率已经很高,非常拥挤,随着5G、AR/VR、物联网(IoT)的发展,数据传输量巨大,对无线传输速率和带宽提出了更高的哀求,必须向高频段(微波乃至毫米波)频谱拓展,这些给微波集成电路供应了巨大的发展机遇。
微波集成电路采取的工艺紧张有GaAs、SiGe BiCMOS、CMOS和RF-SOI,传统采取的是GaAs,其优点是RF性能好、击穿电压高,缺陷是本钱高、难于集成。目前,业界越来越多的公司都看重RF-SOI的发展,并不断加大研发投入,其在功耗、易于集成方面具有先天上风,但在击穿电压方面还有寻衅,如何提升它们的击穿电压,以实现好的线性度和大旗子暗记处理能力,是摆在研发工程师面前的紧张问题。
华为海思开拓低功耗NB-IoT市场
华为海思公司从5G和物联网(IoT),特殊是华为大力推广的NB-IoT(窄带的低功耗广域网)技能出发,就国内外的市场发展状况,以及NB-IoT标准的演进和制订等,进行了细致地阐述。
NB-IoT的一个最大的特点便是低功耗,而这正是SOI技能的上风所在,因此,RF-SOI在未来的广域物联网中具有巨大的发展空间。
在射频前端中,SOI将比CMOS更具上风。
而在高频区域,特殊是微波,乃至是毫米波段,RF-SOI的上风将得到充分发挥。
STM誓将低功耗进行到底
除了物联网以外,STM(意法半导体)公司特殊关注着汽车电子和未来的可穿着电子设备市场,其颇具竞争上风的MEMS产品,凭借低功耗等上风,将在这些市场发挥主要浸染。
让人面前一亮的是,前些天刚刚面市的华米腕表当中用到的索尼超低功耗GPS芯片,则是由STM代工生产的,采取的正是SOI工艺,其低功耗上风爆表。
STM还带来了其用于射频前真个低功耗技能H9SOIFEM,及其开关产品。
新傲科技SOI材料助力家当腾飞
上海新傲科技株式会社(SIMGUI)是一家研发和制造SOI材料的高科技公司,成立于2001年。新傲科技的SOI材料广泛运用于射频器件、智能电源、MEMS、光电子等领域,是海内领先的高端硅基材料企业。
新傲科技总经理王庆宇博士表示:“海内RF-SOI的生态系统和家当链已经建成,但总体比较失落衡。手机生产厂家,系统设计公司在迅速增长,但是组件设计公司规模小,有些刚刚起步,海内芯片代工厂的RF-SOI 技能也不足成熟。” 对付SOI材料业,王庆宇博士说:“新傲科技的RF-SOI材料已经通过技能论证,并具备量产条件,这对完善RF-SOI家当链尤为关键”。
新傲科技的RF-SOI发展路线图。
新傲科技已经实现年产10万片8英寸晶圆之产能,可以用于生产RF以及智能电源管理的SOI产品, 并操持在2017年扩产到年产出18万片。 新傲科技可以在中国供应一体化的RF-SOI材料做事,是海内RF-SOI 家当链中主要的一环。
从过去的5年可以看出,RF-SOI运用已实现快速发展,并在逐步取代传统的砷化镓技能。新傲科技的主要互助伙伴——法国Soitec公司强调,尖真个衬底技能将推动第5代移动通讯快速发展。
GlobalFoundries领悟发展FD-SOI/ RF-SOI技能
GlobalFoundries(格罗方德)高等市场总监Peter A. Rabbeni表示,移动运用市场对RF-SOI的需求持续升温,由于它以高性价比实现了低插入损耗,在广泛的频段内实现了低谐波和高线性度。RF SOI能够提高智好手机和平板电脑的性能和数据传输速率,同时有望在物联网中发挥关键浸染。
对付RF芯片制造商而言,RF-SOI为RF前端设计带来了集成的上风。比较其他缺少集成能力的工艺技能,RF-SOI可大幅降落RF前端模块的本钱。此外,RF-SOI将多个RF元件集成到一个芯片中,节省了电路板空间。这种集成可以减少芯片数量,有助于手机制造商设计出更大略、功能完好的射频模块。与其他技能比较,在RF前端利用RF SOI技能将为移动设备带来更好的线性度和更低的插入损耗,从而延长电池寿命,提高数据传输速率。
在设计繁芜的SoC时,SOI的上风是可集成多种功能,能够缩小尺寸并简化封装,更具本钱效益。在能耗方面,它可提高物联网运用的效率,并能实时应对不断变革的网络寻衅。诸如FD-SOI/ RF-SOI等新技能在办理以低能耗实现高速/高带宽系统难题时所表示出的上风,已得到了业界的广泛认可。
中芯国际RF-SOI制造蓄势待发
中芯国际(SMIC)带来了其最新的0.13μm RF-SOI工艺技能及其进展情形。
汉天下RF-SOI射频开关与PA左右开弓
RF-SOI工艺非常适宜用来做射频开关的设计,基于这种前辈的工艺,可以将MIPI标准掌握接口、滤波器等集成在开关模块中,并且供应优秀的ESD可靠性,用于3G/4G的移动终端中。汉天下的杨清华博士表示:“我们已经用GlobalFoundries RF-SOI工艺实现了SP6T和SP8T开关的量产出货,下一步操持实现全系列高性能开关模块产品的量产,同时也考虑用SOI做WI-FI类的产品设计。并具有丰富的量产履历。在将来我们乃至可以用RF-SOI工艺来实现PA等产品的设计。”
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