Differenziertes Silizium beginnt mit differenzierten Substraten

Von: Manuel Sellier

Es besteht ein Konsens darüber, dass "Bleeding Edge"-Technologien, d.h. die Fortsetzung des Mooreschen Gesetzes unabhängig von den Kosten der Technologie, den meisten Akteuren der Halbleiterindustrie immer weniger Rendite bringt. In diesem Zusammenhang besteht ein entscheidender Bedarf an mehr Innovationen jenseits der traditionellen CMOS-Skalierung. In der Wertschöpfungskette von Halbleitermaterialien über Bauelemente bis hin zu Dienstleistungen gibt es viele Möglichkeiten für Innovationen, aber die einfachste beginnt bei den Substraten.

RF SOI und FD-SOI sind großartige Beispiele dafür, wie die Industrie die Differenzierung bei den Substraten vorantreibt, um neue Standards für die RF-Kommunikation und Low-Power-Computing zu entwickeln. GLOBALFOUNDRIES hat bei dieser Strategie erfolgreich Pionierarbeit geleistet. Erstens hat sich RF SOI zur De-facto-Technologie für eine große Anzahl von Komponenten des Front-End-Moduls (FEM) in Mobiltelefonen entwickelt. Während es vor 10 Jahren noch fast nichts gab, beläuft sich der Gesamtmarkt für RF-SOI heute auf etwa 1,5 Millionen Wafer (8-Zoll-Äquivalent). Zweitens ist FD-SOI jetzt die Technologie der Wahl für mmWave RF-CMOS-Konnektivität und batteriebetriebene Geräte, die ein sehr hohes Maß an Energieeffizienz erfordern. In diesem Beitrag erfahren Sie, wie Soitec GF mit hervorragenden RF-SOI-Substratlösungen unterstützt.

Wie SOITEC GF mit differenzierter RF SOI-Technologie unterstützt

5G wird die Art und Weise, wie Menschen und Objekte auf der ganzen Welt kommunizieren, rapide verändern. GF und Soitec unterstützen diesen Wandel durch die Bereitstellung innovativer Technologien, die die Entwicklung hin zu 5G und dessen Koexistenz mit anderen bestehenden und zukünftigen Standards unterstützen.

Verschiedene kommunizierende Geräte (Fahrzeuge, Smartphones, "Dinge") erfordern differenzierte Technologien, die das richtige Kosten/Leistungs-Verhältnis bieten, um ihre Einführung und Akzeptanz zu erleichtern. Soitec bietet zwei Familien von RF-SOI-Substraten an: HR-SOI mit einem hochohmigen Basissubstrat und RF Enhanced Signal Integrity TM (RFeSI) SOI, bei dem eine trapreiche Schicht auf dem hochohmigen Basissubstrat aufgebracht wird, um die strengen Linearitätsanforderungen zu erfüllen - beide sind mit Standard-CMOS-Prozessen und Foundries kompatibel.

Diese beiden Substratfamilien sind mit Durchmessern von 200 und 300 mm erhältlich und bieten unterschiedliche Vorteile in Bezug auf Linearität, Einfügungsdämpfung, Isolierung, Rauschzahl und andere Schlüsselspezifikationen und können daher für die Entwicklung und Herstellung verschiedener Blöcke und Funktionen im RF Front End verwendet werden. Die nachstehenden Beispiele dienen nur als Referenz, da sich die Integrationsstrategien der verschiedenen Anbieter von RF Front End Lösungen stark unterscheiden.

• Antennentuner, die eine sehr hohe Linearität erfordern, werden in der Regel auf RFeSI-Substraten realisiert
• Empfänger-/Senderschalter, die eine gute Linearität, geringe Einfügungsdämpfung, hohe Isolierung und einen hohen Integrationsgrad erfordern, können auf HR-SOI- und/oder RFeSI-Substraten hergestellt werden.
• Rauscharme Verstärker (LNA) auf dem Empfangsweg, die typischerweise in Technologieknoten unterhalb von 90nmare implementiert werden, werden üblicherweise auf 300 mm HR SOI-Wafern hergestellt und, wenn sie mit Schaltern und anderen unterstützenden Blöcken in 300 mm RFeSI-Wafern integriert sind.
• Leistungsverstärker könnten vollständig in 300-mm-RFeSi-Substrate mit Schaltern und LNAs für Konnektivität, IoT und 3G/frühe 4G-Mobilfunkanwendungen integriert werden

Dank einer langfristigen strategischen Partnerschaft haben GF und Soitec rechtzeitig Produkte geliefert, die auf die Bedürfnisse eines sehr anspruchsvollen und sich ständig weiterentwickelnden Marktes für HF-Frontends zugeschnitten sind. Diese Partnerschaft erstreckt sich auf viele Bereiche, einschließlich Technik und Fertigung, und sichert modernste Leistung in der Großserienproduktion.

Soitec ist dank einer gemeinsamen Vision der Marktentwicklung in die Roadmap von GF integriert. Das jüngste Beispiel: Die nächste Generation der mobilen und 5G RF Front End 8SW-Technologie von GF wurde entwickelt, um die Vorteile der Soitec-Produkte voll auszuschöpfen.

In einer Halbleiterwelt, in der jeder nach Differenzierung sucht, stellen RF SOI und FD-SOI einzigartige Plattformen dar, die große Vorteile bieten. Der Wert von RF SOI ist inzwischen voll anerkannt. Es wurde von den meisten Akteuren im zellularen FEM-Geschäft übernommen. Mit der zunehmenden Komplexität der Funkgeräte bei 4 und 5G wird es ein weiteres Wachstum geben. Soitec ist bestrebt, diese Branche mit dem richtigen Maß an Kapazität und Qualität zu bedienen.

In unserem nächsten Beitrag werden wir darüber berichten, wie Soitec GF mit hervorragenden FD-SOI-Substratlösungen unterstützt.