射频前端底层技术的卓越性能，RF-SOI为5G赋能

电子发烧友网报道（文/李宁远）SOI，Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅，在硅晶体管之间，加入绝缘体物质，可使两者之间的寄生电容比原来的少上一倍。SOI又分为RF-SOI和FD-SOI，其中RF-SOI作为一种重要的射频芯片材料技术，虽然很少被提及，但在很多设备上都有重要的应用。
 
射频前端底层技术
 
射频前端的重要性不言而喻，是任何通信系统核心中的核心，RF-SOI正是用于各种射频器件，目前已经是各类射频应用里主流的衬底，如射频开关、LNA、调谐器。
 
RF-SOI不常被提及，但是日常生活中的很多终端，如智能耳机、手表、可穿戴设备等都有RF- SOI应用的身影。而且不限于蜂窝通信，蓝牙、Wi-Fi以及超宽带UWB等无线技术背后都有其存在，而且RF-SOI还能在毫米波应用中。
 
RF-SOI最开始应用在射频开关上，当时高性能射频开关的成本极高，同时很难集成。RF-SOI用其优秀的射频性能和性价比更高的成本在高性能射频开关上崭露头角，加之其易于集成的特性，慢慢取代了原本的材料工艺。
 
此后随着通信系统复杂程度越来越高，射频模块的设计也越来越复杂，RF-SOI开始被应用到各类射频器件中，并表现出优秀的特性。此后，RF-SOI开始被广泛应用于各类射频器件中成为主流的衬底。
 
就SOI来说，成本可控、漏电流较小、功耗低是它的特点。SOI是使用一层二氧化硅层（SiO2）来隔离器件。能够有效防止由常规PN结隔离形成的垂直和水平寄生器单元引发IC故障。基于SOI工艺，器件的寄生电容可以比原来少上一半，大大减少电流漏电降低整体功耗。
 
发展到现在，RF-SOI已经是设计射频开关、LNA的理想工艺选择，九成以上的射频开关都会采用RF-SOI，LNA中使用率RF-SOI也在九成左右，占据绝对的统治地位。
 
5G时代，RF-SOI继续发力
 
到5G时代，射频前端需求和功能激增，高性能射频器件正是其中的关键钥匙。在现在的联网设备中我们可以看到，多天线元件、高阶MIMO和多频段的使用越来越多，再加上日益严苛的载波聚合技术要求，明显提高了5G FEM的复杂性与集成度，需要更多更复杂的模块来解决毫米波、5G、sub-6 5G的通信方面的需求。
 
RF-SOI通过高的信号的线性度和信号完整性在5G时代延续了在4G时代的成功。RF-SOI的应用，让5G基础设备的联网保证了极高的可靠度和稳定性。同时，其易于集成的特性，也正好契合了5G设施向小型化发展的诉求。
 
除了上面提到的射频开关、LNA设计，RF-SOI开始在5G时代应用在更多的其他器件的设计中。除了手机，现在各种5G基站、其他联网终端设备都倾向于使用基于RF-SOI衬底的芯片。
 
根据Gartner的统计数据，全球SOI市场规模将在未来5年增加一倍以上，其中RF-SOI市场占据了六成以上的增长份额。随着通信领域对射频技术需求持续革新，未来RF-SOI产能还会提高并应用到更多设计中。
 
当然，优秀的RF-SOI并不是射频系统的万能解，RF-SOI和其他先进技术的融合互补才能实现未来更复杂的射频系统与更先进的功能。
 
小结
 
去年下半年，国内300mm RF-SOI晶圆也迎来了从无到有的突破，国内SOI赛道上的企业也不断在晶圆、衬底、代工、IP等方面取得成果。未来一段时间内，300mm的SOI产能也是产业链上的发展重点。
 
RF-SOI成熟工艺已经发展得相当快，可以用来生产各种射频相关芯片。未来RF-SOI还会应用在异构系统芯片，用更高的RF性能来提升智能联网终端设备的性能。