本文來自微信公眾號(hào)“電子發(fā)燒友網(wǎng)”，作者/李寧遠(yuǎn)。
SOI，Silicon-On-Insulator，絕緣襯底上的硅，在硅晶體管之間，加入絕緣體物質(zhì)，可使兩者之間的寄生電容比原來的少上一倍。SOI又分為RF-SOI和FD-SOI，其中RF-SOI作為一種重要的射頻芯片材料技術(shù)，雖然很少被提及，但在很多設(shè)備上都有重要的應(yīng)用。
射頻前端底層技術(shù)
射頻前端的重要性不言而喻，是任何通信系統(tǒng)核心中的核心，RF-SOI正是用于各種射頻器件，目前已經(jīng)是各類射頻應(yīng)用里主流的襯底，如射頻開關(guān)、LNA、調(diào)諧器。
RF-SOI不常被提及，但是日常生活中的很多終端，如智能耳機(jī)、手表、可穿戴設(shè)備等都有RF-SOI應(yīng)用的身影。而且不限于蜂窩通信，藍(lán)牙、Wi-Fi以及超寬帶UWB等無線技術(shù)背后都有其存在，而且RF-SOI還能在毫米波應(yīng)用中。
RF-SOI最開始應(yīng)用在射頻開關(guān)上，當(dāng)時(shí)高性能射頻開關(guān)的成本極高，同時(shí)很難集成。RF-SOI用其優(yōu)秀的射頻性能和性價(jià)比更高的成本在高性能射頻開關(guān)上嶄露頭角，加之其易于集成的特性，慢慢取代了原本的材料工藝。
此后隨著通信系統(tǒng)復(fù)雜程度越來越高，射頻模塊的設(shè)計(jì)也越來越復(fù)雜，RF-SOI開始被應(yīng)用到各類射頻器件中，并表現(xiàn)出優(yōu)秀的特性。此后，RF-SOI開始被廣泛應(yīng)用于各類射頻器件中成為主流的襯底。
就SOI來說，成本可控、漏電流較小、功耗低是它的特點(diǎn)。SOI是使用一層二氧化硅層（SiO2）來隔離器件。能夠有效防止由常規(guī)PN結(jié)隔離形成的垂直和水平寄生器單元引發(fā)IC故障?；赟OI工藝，器件的寄生電容可以比原來少上一半，大大減少電流漏電降低整體功耗。
發(fā)展到現(xiàn)在，RF-SOI已經(jīng)是設(shè)計(jì)射頻開關(guān)、LNA的理想工藝選擇，九成以上的射頻開關(guān)都會(huì)采用RF-SOI，LNA中使用率RF-SOI也在九成左右，占據(jù)絕對(duì)的統(tǒng)治地位。
5G時(shí)代，RF-SOI繼續(xù)發(fā)力
到5G時(shí)代，射頻前端需求和功能激增，高性能射頻器件正是其中的關(guān)鍵鑰匙。在現(xiàn)在的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中我們可以看到，多天線元件、高階MIMO和多頻段的使用越來越多，再加上日益嚴(yán)苛的載波聚合技術(shù)要求，明顯提高了5G FEM的復(fù)雜性與集成度，需要更多更復(fù)雜的模塊來解決毫米波、5G、sub-6 5G的通信方面的需求。
RF-SOI通過高的信號(hào)的線性度和信號(hào)完整性在5G時(shí)代延續(xù)了在4G時(shí)代的成功。RF-SOI的應(yīng)用，讓5G基礎(chǔ)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)保證了極高的可靠度和穩(wěn)定性。同時(shí)，其易于集成的特性，也正好契合了5G設(shè)施向小型化發(fā)展的訴求。
除了上面提到的射頻開關(guān)、LNA設(shè)計(jì)，RF-SOI開始在5G時(shí)代應(yīng)用在更多的其他器件的設(shè)計(jì)中。除了手機(jī)，現(xiàn)在各種5G基站、其他聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備都傾向于使用基于RF-SOI襯底的芯片。
根據(jù)Gartner的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球SOI市場(chǎng)規(guī)模將在未來5年增加一倍以上，其中RF-SOI市場(chǎng)占據(jù)了六成以上的增長份額。隨著通信領(lǐng)域?qū)ι漕l技術(shù)需求持續(xù)革新，未來RF-SOI產(chǎn)能還會(huì)提高并應(yīng)用到更多設(shè)計(jì)中。
當(dāng)然，優(yōu)秀的RF-SOI并不是射頻系統(tǒng)的萬能解，RF-SOI和其他先進(jìn)技術(shù)的融合互補(bǔ)才能實(shí)現(xiàn)未來更復(fù)雜的射頻系統(tǒng)與更先進(jìn)的功能。
小結(jié)
去年下半年，國內(nèi)300mm RF-SOI晶圓也迎來了從無到有的突破，國內(nèi)SOI賽道上的企業(yè)也不斷在晶圓、襯底、代工、IP等方面取得成果。未來一段時(shí)間內(nèi)，300mm的SOI產(chǎn)能也是產(chǎn)業(yè)鏈上的發(fā)展重點(diǎn)。
RF-SOI成熟工藝已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)快，可以用來生產(chǎn)各種射頻相關(guān)芯片。未來RF-SOI還會(huì)應(yīng)用在異構(gòu)系統(tǒng)芯片，用更高的RF性能來提升智能聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備的性能。
