工程襯底有望在未來五年推動新興襯底市場的快速增長

隨著硅材料不斷逼近性能極限，許多公司正在針對不同的半導體應用探索新材料。在此背景下，市場正在開發(fā)工程襯底以降低成本或獲得更好的性能（例如碳化硅（SiC）和多晶SiC鍵合），以及濾波器應用的絕緣體基壓電材料（piezo-on-insulator, POI）等。根據(jù)Yole最新發(fā)布的《新興半導體襯底技術及市場趨勢-2019版》報告，工程襯底有望在未來五年推動新興襯底市場的快速增長。

2018~2024年新興半導體襯底材料的目標市場

Soitec是絕緣體上硅（SOI）工程襯底的行業(yè)領先開拓者。他們正在將其技術和know-how應用到新的產(chǎn)品中。Yole高級技術與市場分析師Hong Lin博士和Ezgi Dogmus博士近期采訪了Soitec濾波器業(yè)務部經(jīng)理Christophe Didier，探尋產(chǎn)業(yè)領先廠商Soitec對工程襯底技術和市場的趨勢見解。

Ezgi Dogmus & Hong Lin（以下簡稱ED & HL）：您好！請您先做一下自我介紹，您在Soitec主要負責哪些業(yè)務？

Christophe Didier（以下簡稱CD）：我是Christophe Didier，我負責管理Soitec的濾波器業(yè)務部門。我們?yōu)V波器業(yè)務部門的主要重點是為我們的客戶提供絕緣體基壓電材料（POI）襯底，使它們能夠設計和制造用于4G和5G RF前端模塊的聲波濾波器。

ED & HL：Soitec正在為化合物半導體開發(fā)多種新型工程襯底，您能詳細介紹一下嗎？目前的主要應用有哪些？

CD：先進的4G和5G 6GHz以下網(wǎng)絡需要運營商和手機制造商引入新的功能和技術，包括：更多、更大帶寬、更高頻的頻段，以及多種頻段的組合，以支持不同的載波聚合模式和多輸入多輸出（MIMO）天線技術。Soitec的POI襯底可以制造更高性能和集成度的聲表面波（SAW）濾波器組件，以滿足5G網(wǎng)絡更嚴格的要求。這些先進的濾波器然后會與已經(jīng)使用Soitec的RF-SOI襯底制造的功率放大器、開關和天線調諧器件一起，集成到智能手機的前端模塊中。

ED & HL：在您看來，化合物半導體工程襯底發(fā)展的主要推動因素和挑戰(zhàn)分別有哪些？

CD：當前用于智能手機的大批量SAW濾波器主要基于體壓電材料，如鉭酸鋰或鈮酸鋰。這些材料具有較高的熱膨脹系數(shù)，在器件制造末期，可以通過在金屬層的頂部添加功能層來部分地補償該問題。不幸的是，添加的功能層會影響耦合效率和濾波器的最終性能。通過使用Soitec的多層POI襯底，我們抑制了壓電層，降低了熱膨脹，從而降低了溫度敏感性。由于我們不需要在金屬層頂部添加額外的層來抑制壓電材料，因而也簡化了制造過程，從而提高了耦合效率。

Soitec豐富的產(chǎn)品線包括了工程襯底，最著名的是基于其專有Smart Cut技術的絕緣體上硅（SOI）

ED & HL: Soitec正在將POI引入市場，您能介紹一下這款產(chǎn)品及其背后的開發(fā)動機嗎？

CD：Soitec的POI產(chǎn)品由SiO2層頂部的薄層壓電材料（目前為鉭酸鋰）和高電阻率硅襯底組成。這種結構使濾波器設計人員能夠獲得具有更好耦合系數(shù)（k2）和更低熱膨脹系數(shù)的材料，使他們能夠設計具有更高品質因數(shù)和更高頻率的諧振器，更大帶寬的濾波器，具有極低的溫度敏感性，可在同一芯片上集成多個濾波器。

POI產(chǎn)品使前端模塊制造商能夠更好地響應先進的4G和6GHz以下5G的嚴格要求，改善智能手機用戶的帶寬和覆蓋。

ED & HL：Soitec如何看待工程襯底市場的增長？主要源自哪些應用？

CD：前端模塊正在經(jīng)歷深刻的變革，它為這些基于Soitec POI襯底的新型濾波器提供了巨大的市場機遇。更準確地說，它將使天線多路復用器和濾波器多路復用器或更高性能的濾波器等集成組件成為主流。我們預計未來幾年POI襯底會得到大量應用。

ED & HL：在您看來，下一階段工程襯底將會如何發(fā)展？

CD：我們認為POI襯底的下一步可能是使用不同的壓電材料，可能轉換到更大的晶圓尺寸，或采用POI襯底來構建不同類型的濾波器以進一步改善帶寬、高頻帶覆蓋，同時控制系統(tǒng)成本。

ED & HL：關于工程襯底或者Soitec，您還有其它想與我們的讀者補充分享的嗎？

CD：Soitec在大規(guī)模批量生產(chǎn)工程襯底方面有著悠久的歷史。目前，位于法國、新加坡和中國的Soitec工廠的年產(chǎn)能達到了130萬片200毫米晶圓和160萬片300毫米晶圓。我們位于法國柏尼（Bernin）的一座專門工廠，現(xiàn)在正準備擴大POI襯底的生產(chǎn)規(guī)模。