電動車已成為汽車市場主流，多數(shù)電動車仍是以硅材料的 IGBT 來作逆變器芯片模組，是功率半導(dǎo)體在電動車領(lǐng)域的技術(shù)主流。但自從特斯拉 Tesla 推出 Model 3，在逆變器模組上采用碳化硅 SiC 后，碳化硅這類新型半導(dǎo)體材料越來越受重視。
傳統(tǒng)的硅材料具有工藝成熟度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但受到物理天性限制，在高壓、高溫等應(yīng)用場景下，硅材料逐漸面臨挑戰(zhàn)，也讓第三代半導(dǎo)體材料開始受到重視。
尤其是碳化硅 SiC，相較于硅材料具有高耐壓、高速動作、熱傳導(dǎo)率快等優(yōu)勢，能在嚴(yán)苛環(huán)境下穩(wěn)定操作，成為使用在電動車中提升續(xù)航里程的關(guān)鍵因素。
然而，碳化硅最大缺點(diǎn)是產(chǎn)量低、成本高，目前僅能供應(yīng)利基市場為主。碳化硅最早導(dǎo)入的領(lǐng)域是是太陽能及儲能中的逆變器，這幾年逐漸滲透到電動車領(lǐng)域中。
Soitec 全球戰(zhàn)略執(zhí)行副總裁 Thomas Piliszczuk 表示，目前汽車行業(yè)的大趨勢是 CAS E - 互聯(lián)、自動化、共享和電動化。估計 2030 年 5G 汽車的銷量會達(dá)到 1600 萬，自動化駕駛 L3 及以上車型銷量會達(dá)到 700 萬輛，而電動汽車會達(dá)到 2300 萬輛，將會帶給汽車產(chǎn)業(yè)很多變化。
他進(jìn)一步表示，2007 年以前，電子系統(tǒng)的成本在整個整車成本中，可能只占 20%，預(yù)計到 2030 年會達(dá)到 50%。
對于 L1 到 L5 等級的自動駕駛而言，在 L1 時自動駕駛的半導(dǎo)體內(nèi)容成本只有約 150 美金，到 L3 等級提升至 600 美金，上升到 L4、L5 等級，整車的半導(dǎo)體占成本將會達(dá)到 1200 美金，且一部分成本是用在功率 MOSFET，比如碳化硅即是一例。
Soitec 的Smart Cut 技術(shù)，已經(jīng)開發(fā)出多種優(yōu)化襯底來滿足不同市場應(yīng)用的需求。目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于 SOI 襯底的批量生產(chǎn)，包括FD-SOI、RF-SOI、Power-SOI、Photonics-SOI 和 Imager-SOI。
Soitec 表示，Smart Cut 技術(shù)是晶圓鍵合和分離技術(shù)，它能將超薄的晶體材料從一個襯底轉(zhuǎn)移到另一個襯底之上，從而打破原有的物理限制并改變整個襯底行業(yè)的狀況。
可以把 Smart Cut 技術(shù)比喻成一把鋒利的納米刀，能夠堆疊非常?。?0-100nm）且均勻的半導(dǎo)體材料晶體層，打破原有金屬之間沉積層的限制，同時確保原子網(wǎng)格上各層的厚度均勻一致，之后再結(jié)合工藝優(yōu)化，包括注入、分離、拋光、減薄等程序。
Soitec 的 Smart Cut 技術(shù)從 1992 年公司成立就一直使用至今，在硅、碳化硅、藍(lán)寶石襯底等各種半導(dǎo)體材料中都得到了實(shí)踐應(yīng)用。該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)在于可提高材料均勻性，降低材料的缺陷密度，以及使高質(zhì)量的晶圓循環(huán)再利用。
Smart Cut 技術(shù)應(yīng)用包括 RF-SOI、POI 用于濾波器，還有 FD-SOI 廣泛的應(yīng)用在汽車的互聯(lián)中; 另外像是 5G、WiFi、GPS 與一些汽車上面的系統(tǒng)，都會廣泛使用 RF-SOI 、POI 和 FD-SOI。
目前已經(jīng)有越來越多的半導(dǎo)體廠開始采用 FD-SOI 技術(shù)，包括格芯 GlobalFoundries、三星、瑞薩、意法半導(dǎo)體等。
同時，F(xiàn)D-SOI 技術(shù)也導(dǎo)入許多汽車應(yīng)用中，比如 Arbe Robotics 公司的 4D 成像雷達(dá)，就是在 22nm 的 FD-SOI 功率上實(shí)現(xiàn)的；Mobileye Eye Q4 的視覺處理器是采用 28nm 的 FD-SOI 技術(shù)。
不過，目前碳化硅最大問題是在產(chǎn)量低、成本高。
針對這點(diǎn)，Piliszczuk 表示，Soitec 基于 Smart Cut 技術(shù)的碳化硅解決方案項目處于研發(fā)階段，但很快會向客戶發(fā)送第一批樣品，主要是 6 寸晶圓的解決方案，未來會逐漸往 8 寸晶圓邁進(jìn)。
對于 Soitec 各項業(yè)務(wù)進(jìn)展，Piliszczuk 表示，看好幾塊市場包括智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、汽車、數(shù)據(jù)中心等，這幾大市場的發(fā)展由 5G、AI、能源效率這三大技術(shù)趨勢推動，而這三大趨勢也是 Soitec 發(fā)展的主要支柱。
Soitec 在 2020 財年銷售額達(dá)到 6 億歐元，年增長為 28%，公司幾大類產(chǎn)品的發(fā)展如下：
第一是 RF-SOI：主要服務(wù)于 5G 智能手機(jī)的射頻前端模塊的標(biāo)準(zhǔn)。
估計 2020 年 5G 的智能手機(jī)出貨量預(yù)計在 2 億臺左右。2020 年全球智能手機(jī)出貨量下降約 10%，但 5G 智能手機(jī)里面 RF-SOI 的內(nèi)容比例卻增加，正好彌補(bǔ)了手機(jī)市場下降的 10%。
第二是 FD-SOI：使用的范圍包括汽車、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、智能手機(jī)等。
同時，F(xiàn)D-SOI 可以用于帶嵌入式內(nèi)存的低功耗 FPGA 平臺，用于高效多線程的駕駛輔助處理器，還有邊緣計算當(dāng)中的語音處理器，以及其他的微控制單元。
第三是特殊 SOI：主要服務(wù)于汽車市場、面部識別、數(shù)據(jù)中心市場。
其中，Power-SOI 是用于汽車的管理控制系統(tǒng); Imager-SOI 主要用于面部識別和 3D 傳感，未來市場的發(fā)展很大程度上取決于人臉 ID 識別的智能手機(jī)這塊市場的推動。
第四是濾波器的業(yè)務(wù)：主要是為 POI 襯底建立一個聲表濾波器的標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足 4G 和 5G 智能手機(jī)需求。
來源：Deep Tech深科技