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不同SOI晶圆技术发展提供元件多元应用机会

归档日期:06-11       文本归类:反射率      文章编辑:爱尚语录

  在半导体线宽微缩的趋势带动下,大众目光逐渐投射于FD-SOI与FinFET的技术比较,但SOI晶圆应用却不只于此,可使用的元件范围十分广泛,例如通讯射频前端的RF-SOI应用、高功率Power-SOI元件、光通讯Photonics-SOI技术等。

  依现行SOI晶圆市占情形来看,通讯射频前端RF-SOI应用占整体SOI晶圆销售额6成左右、高功率Power-SOI元件占比约2成,其余由FD-SOI及其他技术应用领域囊括。

  由于SOI晶圆独特的结构特性(Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate),使得元件应用的可能性变得多元,例如物联网(IoT)、车用芯片、光通讯与射频前端等领域,而为了实现不同产品需求,针对结构上进行调整与设计之SOI晶圆相继而生。

  举例来说,光通讯使用的Photonics-SOI晶圆在硅光计划中具有举足轻重地位,其结构主要由本来的SOI晶圆上,经特殊加工法设计需要之形貌,再让最上层的Si层形成一层SiO2氧化层,以实现光通讯传输所需之架构。

  在此架构下,当雷射光穿透Si层时,由于SiO2与Si材料间的反射率差异,使得光线被束缚于Si层中,达到如同直线般传输效果,因此相较于传统金属之电子讯号传递,能够有效提升整体传输速率并降低讯号干扰。

  另外,关于Imager-SOI技术之应用,主要以NIR(Near-infrared,近红外线)影像传感器为需求,借由SOI结构特性,使光捕获之量子效应得以提升,并减少由于像素隔离之干扰,以此提高3D感测的运算效率。

  整体而言,Photonics-SOI与Imager-SOI技术属于小众市场、需求量不大,目前市占率仍偏小,后续还有待技术的持续开发以拓展市场。

  依现行SOI市占情形,将由RF-SOI与Power-SOI技术为主要;其中,若以高功率使用条件,由于Power-SOI晶圆加厚Buried Oxide结构(0.4-1μm),使得Buried Oxide有效克服高电压可能穿透元件的问题,实现功率元件使用上的稳定性,因此非常适合用于车用元件、智慧工业功率元件中。

  目前SOI市占率约有6成的RF-SOI技术,结构上除了有Si层、Buried Oxide与高阻抗Si基板(High Resistivity Silicon),更于晶圆结构中添加多晶硅材料(Polysilicon)作为高捕捉层(Trap Rich layer)之用途,使得高频使用下能捕捉溢散于元件中的电子,提高射频元件的使用表现。

  整体而言,现行的低噪音放大器(Low Noise Amplifier,LNA)、开关(Switch)大多采用RF-SOI技术作为开发基础,而GlobalFoundries在130nm、45nm之RF-SOI制程开发上,表现最为积极,因此射频元件使用于RF-SOI技术,未来在5G通讯市场持续发展下,可望提高整体产量及市占率。

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