工程衬底有望在未来五年推动新兴衬底市场的快速增长

随着硅材料不断逼近性能极限，许多公司正在针对不同的半导体应用探索新材料。在此背景下，市场正在开发工程衬底以降低成本或获得更好的性能（例如碳化硅（SiC）和多晶SiC键合），以及滤波器应用的绝缘体基压电材料（piezo-on-insulator, POI）等。根据Yole最新发布的《新兴半导体衬底技术及市场趋势-2019版》报告，工程衬底有望在未来五年推动新兴衬底市场的快速增长。

2018~2024年新兴半导体衬底材料的目标市场

Soitec是绝缘体上硅（SOI）工程衬底的行业领先开拓者。他们正在将其技术和know-how应用到新的产品中。Yole高级技术与市场分析师Hong Lin博士和Ezgi Dogmus博士近期采访了Soitec滤波器业务部经理Christophe Didier，探寻产业领先厂商Soitec对工程衬底技术和市场的趋势见解。

Ezgi Dogmus & Hong Lin（以下简称ED & HL）：您好！请您先做一下自我介绍，您在Soitec主要负责哪些业务？

Christophe Didier（以下简称CD）：我是Christophe Didier，我负责管理Soitec的滤波器业务部门。我们滤波器业务部门的主要重点是为我们的客户提供绝缘体基压电材料（POI）衬底，使它们能够设计和制造用于4G和5G RF前端模块的声波滤波器。

ED & HL：Soitec正在为化合物半导体开发多种新型工程衬底，您能详细介绍一下吗？目前的主要应用有哪些？

CD：先进的4G和5G 6GHz以下网络需要运营商和手机制造商引入新的功能和技术，包括：更多、更大带宽、更高频的频段，以及多种频段的组合，以支持不同的载波聚合模式和多输入多输出（MIMO）天线技术。Soitec的POI衬底可以制造更高性能和集成度的声表面波（SAW）滤波器组件，以满足5G网络更严格的要求。这些先进的滤波器然后会与已经使用Soitec的RF-SOI衬底制造的功率放大器、开关和天线调谐器件一起，集成到智能手机的前端模块中。

ED & HL：在您看来，化合物半导体工程衬底发展的主要推动因素和挑战分别有哪些？

CD：当前用于智能手机的大批量SAW滤波器主要基于体压电材料，如钽酸锂或铌酸锂。这些材料具有较高的热膨胀系数，在器件制造末期，可以通过在金属层的顶部添加功能层来部分地补偿该问题。不幸的是，添加的功能层会影响耦合效率和滤波器的最终性能。通过使用Soitec的多层POI衬底，我们抑制了压电层，降低了热膨胀，从而降低了温度敏感性。由于我们不需要在金属层顶部添加额外的层来抑制压电材料，因而也简化了制造过程，从而提高了耦合效率。

Soitec丰富的产品线包括了工程衬底，最著名的是基于其专有Smart Cut技术的绝缘体上硅（SOI）

ED & HL: Soitec正在将POI引入市场，您能介绍一下这款产品及其背后的开发动机吗？

CD：Soitec的POI产品由SiO2层顶部的薄层压电材料（目前为钽酸锂）和高电阻率硅衬底组成。这种结构使滤波器设计人员能够获得具有更好耦合系数（k²）和更低热膨胀系数的材料，使他们能够设计具有更高品质因数和更高频率的谐振器，更大带宽的滤波器，具有极低的温度敏感性，可在同一芯片上集成多个滤波器。

POI产品使前端模块制造商能够更好地响应先进的4G和6GHz以下5G的严格要求，改善智能手机用户的带宽和覆盖。

ED & HL：Soitec如何看待工程衬底市场的增长？主要源自哪些应用？

CD：前端模块正在经历深刻的变革，它为这些基于Soitec POI衬底的新型滤波器提供了巨大的市场机遇。更准确地说，它将使天线多路复用器和滤波器多路复用器或更高性能的滤波器等集成组件成为主流。我们预计未来几年POI衬底会得到大量应用。

ED & HL：在您看来，下一阶段工程衬底将会如何发展？

CD：我们认为POI衬底的下一步可能是使用不同的压电材料，可能转换到更大的晶圆尺寸，或采用POI衬底来构建不同类型的滤波器以进一步改善带宽、高频带覆盖，同时控制系统成本。

ED & HL：关于工程衬底或者Soitec，您还有其它想与我们的读者补充分享的吗？

CD：Soitec在大规模批量生产工程衬底方面有着悠久的历史。目前，位于法国、新加坡和中国的Soitec工厂的年产能达到了130万片200毫米晶圆和160万片300毫米晶圆。我们位于法国柏尼（Bernin）的一座专门工厂，现在正准备扩大POI衬底的生产规模。