移动通信、车联网为什么越来越需要Connect-SOI？

每次通信时代更迭都对前端模块的设备数量与性能提出越来越高的要求。智能手机出现以来，从4G到5G时代无线网络速率不断提升，其射频前端的复杂度、信号完整性更面临挑战。而如今，世界上所有的智能手机都离不开Soitec的RF-SOI 技术。最近Soitec移动通信部门高级业务发展经理Luis Andia向包括电子发烧友网在内的媒体们分享了Soitec在Connect-SOI方面的技术和市场情况。
 
Soitec一直致力于三大战略市场，包括移动通信市场、汽车和工业市场、智能设备市场。在移动通信市场领域，Soitec的产品主要包括目前总称为Connect-SOI的RF-SOI、FD-SOI。此外还包括用于滤波器的POI和用于高功率产品的GaN。这些产品主要是应用于5G毫米波、5G sub-6 GHz、移动蜂窝以及WiFi、超宽带UWB等的应用。
 
Luis Andia表示，Soitec在这个战略市场的产品不仅覆盖手机和通信基础设施，还覆盖所有无线连接的需求，比如来自于汽车、工业、物联网等。
 

射频前端的需求变化

 
RF-SOI最早在2020年被应用于智能手机的射频开关和一些射频前端控制器当中。随着后来4G LTE的技术演进出现天线调谐器，以及前端模块更复杂，RF-SOI也被应用到越来越多的天线调谐器以及开关当中。
 
5G的到来，手机需要更加复杂的模块和更高的集成度，例如5G 毫米波对于高集成度有着更强烈的需求。这时，LNA被集成到开关当中。
 
据介绍，目前，超过80%的集成低噪声放大器都是基于RF-SOI开发的，接近100%的天线调谐器在用Soitec的SOI技术。接近100%的射频开关都是基于Connect-SOI技术开发。
 

 
现在，RF-SOI已经被用在不同的5G毫米波基础设施当中，包括在5G手机上。例如Google的Pixel 6手机就采用了Soitec的FD-SOI优化衬底。不仅应用于手机，RF- SOI还用于广泛的物联网的设备上，像智能耳机、手表等等。
 

另外，由于汽车对于连接性的需求和依赖程度越来越高。目前的远程通信包括蜂窝、V2X、WiFi、蓝牙等等。而这几种不同的射频系统需要在内部共存，并且不能对彼此产生干扰，那么对于射频系统模块的设计要求也更高。
 
以一个集成的网联车里的不同射频系统模块来看，在TCU及内部射频系统详解图中能够看到蓝色的都是建立在Soitec的SOI产品之上。Soitec的SOI产品能够确保优秀的信号完整性（signal integrity），给汽车的连接带来极高的可靠性和稳定性，因此Soitec的SOI产品已经非常成功地用于满足汽车的需求。
 

 
5G 毫米波也面临着相似的困扰，它需要极高的集成度，解决非常具有挑战性的波形问题。近期格芯和意法半导体在法国合建了新的晶圆厂，致力于提升FD-SOI的产能。其中一个将使用该晶圆厂产能的客户就是高通，它将FD-SOI用于5G毫米波。
 

 
 

RF-SOI衬底的独特优势

 
RF- SOI之所以能够获得认可并广泛应用，是因为RF-SOI能够保证非常高的信号的线性度和信号完整性。
 
Luis Andia分析，在对SOI+低电阻率晶圆、SOI+高电阻率晶圆、RFeSI SOI富陷阱+高电阻率晶圆这三类进行比较，可以发现在这三种材料中，RFeSI SOI富陷阱+高电阻率晶圆的信号失真度（distortion）是最低的，线性度是最高的。
 

 
他指出，通过富陷阱层，能够捕捉氧化埋层以及高电阻操作层中游离的寄生电荷（parasitic charge）。这样保证了衬底非常高的电阻率，进而带来极高的线性度，不仅仅是为晶体管，也为其他的无源器件的提供高线性度。
    
这样极高的线性度能够帮助实现WiFi系统和蜂窝系统的共存，减少相邻频段的干扰。比如在幻灯片中展示的，Band的干扰和WiFi信号的相邻通道泄露都被减少。
 

 
 
“由于富陷阱层，我们能实现非常好的隔离，不管是数字信号还是模拟信号，即便是在这个非常复杂的5G 毫米波的射频前端，我们也能够实现隔离，从而防止信号串扰。”他说道。
 
   

可持续性发展与扩产规划

 
在可持续发展的战略方向上，Soitec致力于减少全球的碳足迹，助力全球到2026年实现1.5度以内的温升控制目标。
 
首先是生产创新性的优化衬底产品，比如说SmartSiC。与传统的碳化硅相比，每生产50万片的SmartSiC的晶圆，可以减少2万吨的二氧化碳排放量。
 
其次，Soitec在法国总部的工厂实现100%的可持续能源的使用。此外还致力于在法国和新加坡的工厂实现每单位产量减少12%的水消耗。
    
在实现可持续发展目标的同时，Soitec也在致力于提升产能。
 

 
据介绍，Soitec最近的两项新产能提升计划，一是位于法国的生产200mm碳化硅的工厂，目标是每年生产50万片。二是位于新加坡的年产100万/片的300mm晶圆厂，可以用于生产不同类型的优化衬底产品，比如RF-SOI和FD-SOI。以此进一步丰富Soitec的产品组合。另外，Soitec还重视全面生产碳化硅的产品，满足客户在工业、汽车等领域的应用需求。