移動(dòng)通信、車聯(lián)網(wǎng)為什么越來(lái)越需要Connect-SOI？

每次通信時(shí)代更迭都對(duì)前端模塊的設(shè)備數(shù)量與性能提出越來(lái)越高的要求。智能手機(jī)出現(xiàn)以來(lái)，從4G到5G時(shí)代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)速率不斷提升，其射頻前端的復(fù)雜度、信號(hào)完整性更面臨挑戰(zhàn)。而如今，世界上所有的智能手機(jī)都離不開Soitec的RF-SOI 技術(shù)。最近Soitec移動(dòng)通信部門高級(jí)業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理LuisAndia向包括電子發(fā)燒友網(wǎng)在內(nèi)的媒體們分享了Soitec在Connect-SOI方面的技術(shù)和市場(chǎng)情況。

Soitec一直致力于三大戰(zhàn)略市場(chǎng)，包括移動(dòng)通信市場(chǎng)、汽車和工業(yè)市場(chǎng)、智能設(shè)備市場(chǎng)。在移動(dòng)通信市場(chǎng)領(lǐng)域，Soitec的產(chǎn)品主要包括目前總稱為Connect-SOI的RF-SOI、FD-SOI。此外還包括用于濾波器的POI和用于高功率產(chǎn)品的GaN。這些產(chǎn)品主要是應(yīng)用于5G毫米波、5G sub-6 GHz、移動(dòng)蜂窩以及WiFi、超寬帶UWB等的應(yīng)用。

LuisAndia表示，Soitec在這個(gè)戰(zhàn)略市場(chǎng)的產(chǎn)品不僅覆蓋手機(jī)和通信基礎(chǔ)設(shè)施，還覆蓋所有無(wú)線連接的需求，比如來(lái)自于汽車、工業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)等。

射頻前端的需求變化

RF-SOI最早在2020年被應(yīng)用于智能手機(jī)的射頻開關(guān)和一些射頻前端控制器當(dāng)中。隨著后來(lái)4G LTE的技術(shù)演進(jìn)出現(xiàn)天線調(diào)諧器，以及前端模塊更復(fù)雜，RF-SOI也被應(yīng)用到越來(lái)越多的天線調(diào)諧器以及開關(guān)當(dāng)中。

5G的到來(lái)，手機(jī)需要更加復(fù)雜的模塊和更高的集成度，例如5G 毫米波對(duì)于高集成度有著更強(qiáng)烈的需求。這時(shí)，LNA被集成到開關(guān)當(dāng)中。

據(jù)介紹，目前，超過(guò)80%的集成低噪聲放大器都是基于RF-SOI開發(fā)的，接近100%的天線調(diào)諧器在用Soitec的SOI技術(shù)。接近100%的射頻開關(guān)都是基于Connect-SOI技術(shù)開發(fā)。

現(xiàn)在，RF-SOI已經(jīng)被用在不同的5G毫米波基礎(chǔ)設(shè)施當(dāng)中，包括在5G手機(jī)上。例如Google的Pixel 6手機(jī)就采用了Soitec的FD-SOI優(yōu)化襯底。不僅應(yīng)用于手機(jī)，RF- SOI還用于廣泛的物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備上，像智能耳機(jī)、手表等等。

另外，由于汽車對(duì)于連接性的需求和依賴程度越來(lái)越高。目前的遠(yuǎn)程通信包括蜂窩、V2X、WiFi、藍(lán)牙等等。而這幾種不同的射頻系統(tǒng)需要在內(nèi)部共存，并且不能對(duì)彼此產(chǎn)生干擾，那么對(duì)于射頻系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)要求也更高。

以一個(gè)集成的網(wǎng)聯(lián)車?yán)锏牟煌漕l系統(tǒng)模塊來(lái)看，在TCU及內(nèi)部射頻系統(tǒng)詳解圖中能夠看到藍(lán)色的都是建立在Soitec的SOI產(chǎn)品之上。Soitec的SOI產(chǎn)品能夠確保優(yōu)秀的信號(hào)完整性（signal integrity），給汽車的連接帶來(lái)極高的可靠性和穩(wěn)定性，因此Soitec的SOI產(chǎn)品已經(jīng)非常成功地用于滿足汽車的需求。

5G 毫米波也面臨著相似的困擾，它需要極高的集成度，解決非常具有挑戰(zhàn)性的波形問題。近期格芯和意法半導(dǎo)體在法國(guó)合建了新的晶圓廠，致力于提升FD-SOI的產(chǎn)能。其中一個(gè)將使用該晶圓廠產(chǎn)能的客戶就是高通，它將FD-SOI用于5G毫米波。

RF-SOI襯底的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

RF- SOI之所以能夠獲得認(rèn)可并廣泛應(yīng)用，是因?yàn)镽F-SOI能夠保證非常高的信號(hào)的線性度和信號(hào)完整性。

Luis Andia分析，在對(duì)SOI+低電阻率晶圓、SOI+高電阻率晶圓、RFeSI SOI富陷阱+高電阻率晶圓這三類進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)在這三種材料中，RFeSI SOI富陷阱+高電阻率晶圓的信號(hào)失真度（distortion）是最低的，線性度是最高的。

他指出，通過(guò)富陷阱層，能夠捕捉氧化埋層以及高電阻操作層中游離的寄生電荷（parasitic charge）。這樣保證了襯底非常高的電阻率，進(jìn)而帶來(lái)極高的線性度，不僅僅是為晶體管，也為其他的無(wú)源器件的提供高線性度。

這樣極高的線性度能夠幫助實(shí)現(xiàn)WiFi系統(tǒng)和蜂窩系統(tǒng)的共存，減少相鄰頻段的干擾。比如在幻燈片中展示的，Band的干擾和WiFi信號(hào)的相鄰?fù)ǖ佬孤抖急粶p少。

“由于富陷阱層，我們能實(shí)現(xiàn)非常好的隔離，不管是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)，即便是在這個(gè)非常復(fù)雜的5G 毫米波的射頻前端，我們也能夠?qū)崿F(xiàn)隔離，從而防止信號(hào)串?dāng)_。”他說(shuō)道。

可持續(xù)性發(fā)展與擴(kuò)產(chǎn)規(guī)劃

在可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略方向上，Soitec致力于減少全球的碳足跡，助力全球到2026年實(shí)現(xiàn)1.5度以內(nèi)的溫升控制目標(biāo)。

首先是生產(chǎn)創(chuàng)新性的優(yōu)化襯底產(chǎn)品，比如說(shuō)SmartSiC。與傳統(tǒng)的碳化硅相比，每生產(chǎn)50萬(wàn)片的SmartSiC的晶圓，可以減少2萬(wàn)噸的二氧化碳排放量。

其次，Soitec在法國(guó)總部的工廠實(shí)現(xiàn)100%的可持續(xù)能源的使用。此外還致力于在法國(guó)和新加坡的工廠實(shí)現(xiàn)每單位產(chǎn)量減少12%的水消耗。

在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的同時(shí)，Soitec也在致力于提升產(chǎn)能。

據(jù)介紹，Soitec最近的兩項(xiàng)新產(chǎn)能提升計(jì)劃，一是位于法國(guó)的生產(chǎn)200mm碳化硅的工廠，目標(biāo)是每年生產(chǎn)50萬(wàn)片。二是位于新加坡的年產(chǎn)100萬(wàn)/片的300mm晶圓廠，可以用于生產(chǎn)不同類型的優(yōu)化襯底產(chǎn)品，比如RF-SOI和FD-SOI。以此進(jìn)一步豐富Soitec的產(chǎn)品組合。另外，Soitec還重視全面生產(chǎn)碳化硅的產(chǎn)品，滿足客戶在工業(yè)、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用需求。