Δισκία SOI (Silicon-On-Insulator)αντιπροσωπεύουν ένα εξειδικευμένο ημιαγωγικό υλικό που διαθέτει ένα εξαιρετικά λεπτό στρώμα πυριτίου που σχηματίζεται πάνω σε ένα μονωτικό στρώμα οξειδίου. Αυτή η μοναδική δομή σάντουιτς προσφέρει σημαντικές βελτιώσεις στην απόδοση των ημιαγωγικών συσκευών.
Δομική Σύνθεση:
Στρώμα συσκευής (Επάνω σιλικόνη):
Πάχος που κυμαίνεται από αρκετά νανόμετρα έως μικρόμετρα, που χρησιμεύει ως το ενεργό στρώμα για την κατασκευή τρανζίστορ.
Θαμμένο στρώμα οξειδίου (BOX):
Ένα μονωτικό στρώμα διοξειδίου του πυριτίου (πάχους 0,05-15 μm) που απομονώνει ηλεκτρικά το στρώμα της συσκευής από το υπόστρωμα.
Βασικό υπόστρωμα:
Χύδην πυρίτιο (πάχους 100-500μm) που παρέχει μηχανική υποστήριξη.
Σύμφωνα με την τεχνολογία παρασκευής, οι κύριες οδοί επεξεργασίας των πλακιδίων πυριτίου SOI μπορούν να ταξινομηθούν ως: SIMOX (τεχνολογία απομόνωσης με έγχυση οξυγόνου), BESOI (τεχνολογία αραίωσης σύνδεσης) και Smart Cut (τεχνολογία έξυπνης απογύμνωσης).
Η τεχνολογία SIMOX (τεχνολογία απομόνωσης με έγχυση οξυγόνου) είναι μια τεχνική που περιλαμβάνει την έγχυση ιόντων οξυγόνου υψηλής ενέργειας σε πλακίδια πυριτίου για να σχηματιστεί ένα ενσωματωμένο στρώμα διοξειδίου του πυριτίου, το οποίο στη συνέχεια υποβάλλεται σε ανόπτηση υψηλής θερμοκρασίας για την επιδιόρθωση ελαττωμάτων στο πλέγμα. Ο πυρήνας εγχέεται απευθείας με ιόντα οξυγόνου για να σχηματιστεί ένα θαμμένο στρώμα οξυγόνου.
Η τεχνολογία BESOI (Bonding Thinning Technology) περιλαμβάνει τη συγκόλληση δύο πλακιδίων πυριτίου και στη συνέχεια την αραίωση του ενός από αυτά μέσω μηχανικής λείανσης και χημικής χάραξης για να σχηματιστεί μια δομή SOI. Ο πυρήνας έγκειται στη συγκόλληση και την αραίωση.
Το Smart Cut (τεχνολογία έξυπνης απολέπισης) σχηματίζει ένα στρώμα απολέπισης μέσω έγχυσης ιόντων υδρογόνου. Μετά τη συγκόλληση, πραγματοποιείται θερμική επεξεργασία για την απολέπιση του πλακιδίου πυριτίου κατά μήκος του στρώματος ιόντων υδρογόνου, σχηματίζοντας ένα εξαιρετικά λεπτό στρώμα πυριτίου. Ο πυρήνας είναι απογυμνωμένο με έγχυση υδρογόνου.
Αυτή τη στιγμή, υπάρχει μια άλλη τεχνολογία γνωστή ως SIMBOND (τεχνολογία σύνδεσης με έγχυση οξυγόνου), η οποία αναπτύχθηκε από την Xinao. Στην πραγματικότητα, πρόκειται για μια οδό που συνδυάζει τεχνολογίες απομόνωσης και σύνδεσης με έγχυση οξυγόνου. Σε αυτήν την τεχνική οδό, το εγχυόμενο οξυγόνο χρησιμοποιείται ως λεπτό στρώμα φραγμού και το πραγματικό θαμμένο στρώμα οξυγόνου είναι ένα στρώμα θερμικής οξείδωσης. Επομένως, βελτιώνει ταυτόχρονα παραμέτρους όπως η ομοιομορφία του ανώτερου πυριτίου και η ποιότητα του θαμμένου στρώματος οξυγόνου.
Τα πλακίδια πυριτίου SOI που κατασκευάζονται με διαφορετικές τεχνικές μεθόδους έχουν διαφορετικές παραμέτρους απόδοσης και είναι κατάλληλα για διαφορετικά σενάρια εφαρμογής.
Ακολουθεί ένας συνοπτικός πίνακας των βασικών πλεονεκτημάτων απόδοσης των πλακιδίων πυριτίου SOI, σε συνδυασμό με τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους και τα πραγματικά σενάρια εφαρμογής. Σε σύγκριση με το παραδοσιακό πυρίτιο χύδην, το SOI έχει σημαντικά πλεονεκτήματα στην ισορροπία ταχύτητας και κατανάλωσης ενέργειας. (Υ.Γ.: Η απόδοση του FD-SOI 22nm είναι κοντά σε αυτή του FinFET και το κόστος μειώνεται κατά 30%.)
| Πλεονέκτημα απόδοσης | Τεχνική Αρχή | Συγκεκριμένη Εκδήλωση | Τυπικά σενάρια εφαρμογής |
| Χαμηλή παρασιτική χωρητικότητα | Το μονωτικό στρώμα (BOX) εμποδίζει τη σύζευξη φορτίου μεταξύ της συσκευής και του υποστρώματος | Η ταχύτητα εναλλαγής αυξήθηκε κατά 15%-30%, η κατανάλωση ενέργειας μειώθηκε κατά 20%-50% | 5G RF, τσιπ επικοινωνίας υψηλής συχνότητας |
| Μειωμένο ρεύμα διαρροής | Το μονωτικό στρώμα καταστέλλει τις διαδρομές ρεύματος διαρροής | Μειωμένο ρεύμα διαρροής κατά >90%, παρατεταμένη διάρκεια ζωής μπαταρίας | Συσκευές IoT, Φορητές ηλεκτρονικές συσκευές |
| Βελτιωμένη σκληρότητα ακτινοβολίας | Το μονωτικό στρώμα εμποδίζει τη συσσώρευση φορτίου που προκαλείται από την ακτινοβολία | Η ανοχή στην ακτινοβολία βελτιώθηκε 3-5 φορές, μειώθηκαν οι αναταραχές από ένα μόνο συμβάν | Διαστημόπλοια, εξοπλισμός πυρηνικής βιομηχανίας |
| Έλεγχος εφέ μικρού καναλιού | Το λεπτό στρώμα πυριτίου μειώνει την παρεμβολή ηλεκτρικού πεδίου μεταξύ της αποχέτευσης και της πηγής | Βελτιωμένη σταθερότητα τάσης κατωφλίου, βελτιστοποιημένη κλίση υποκατωφλίου | Προηγμένα τσιπ λογικής κόμβου (<14nm) |
| Βελτιωμένη Θερμική Διαχείριση | Το μονωτικό στρώμα μειώνει τη σύζευξη θερμικής αγωγιμότητας | 30% λιγότερη συσσώρευση θερμότητας, 15-25°C χαμηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας | Τρισδιάστατα ολοκληρωμένα κυκλώματα, ηλεκτρονικά αυτοκινήτων |
| Βελτιστοποίηση υψηλής συχνότητας | Μειωμένη παρασιτική χωρητικότητα και βελτιωμένη κινητικότητα φορέων | 20% χαμηλότερη καθυστέρηση, υποστηρίζει επεξεργασία σήματος >30GHz | Επικοινωνία mmWave, τσιπ δορυφορικής επικοινωνίας |
| Αυξημένη ευελιξία σχεδιασμού | Δεν απαιτείται προσθήκη καλαθιού, υποστηρίζει την αντίστροφη πόλωση | 13%-20% λιγότερα βήματα διεργασίας, 40% υψηλότερη πυκνότητα ολοκλήρωσης | Ολοκληρωμένα ολοκληρωμένα κυκλώματα μικτού σήματος, αισθητήρες |
| Ανοσία κατά της μανδάλωσης | Το μονωτικό στρώμα απομονώνει παρασιτικές συνδέσεις PN | Το όριο ρεύματος ασφάλισης αυξήθηκε σε >100mA | Συσκευές υψηλής τάσης |
Συνοψίζοντας, τα κύρια πλεονεκτήματα του SOI είναι: λειτουργεί γρήγορα και είναι πιο ενεργειακά αποδοτικό.
Λόγω αυτών των χαρακτηριστικών απόδοσης του SOI, έχει ευρείες εφαρμογές σε πεδία που απαιτούν εξαιρετική απόδοση συχνότητας και κατανάλωσης ενέργειας.
Όπως φαίνεται παρακάτω, με βάση το ποσοστό των πεδίων εφαρμογής που αντιστοιχούν στο SOI, μπορεί να φανεί ότι οι συσκευές RF και ισχύος αντιπροσωπεύουν τη συντριπτική πλειοψηφία της αγοράς SOI.
| Πεδίο εφαρμογής | Μερίδιο αγοράς |
| RF-SOI (Ραδιοσυχνότητα) | 45% |
| Ισχύς SOI | 30% |
| FD-SOI (Πλήρως εξαντλημένο) | 15% |
| Οπτικό SOI | 8% |
| Αισθητήρας SOI | 2% |
Με την ανάπτυξη αγορών όπως οι κινητές επικοινωνίες και η αυτόνομη οδήγηση, τα πλακίδια πυριτίου SOI αναμένεται επίσης να διατηρήσουν έναν ορισμένο ρυθμό ανάπτυξης.
Η XKH, ως κορυφαία εταιρεία καινοτομίας στην τεχνολογία πλακιδίων πυριτίου-σε-μονωτή (SOI), παρέχει ολοκληρωμένες λύσεις SOI, από την Έρευνα και Ανάπτυξη έως την παραγωγή μεγάλου όγκου, χρησιμοποιώντας κορυφαίες στον κλάδο διαδικασίες κατασκευής. Το πλήρες χαρτοφυλάκιό μας περιλαμβάνει πλακίδια SOI 200mm/300mm που καλύπτουν παραλλαγές RF-SOI, Power-SOI και FD-SOI, με αυστηρό ποιοτικό έλεγχο που εξασφαλίζει εξαιρετική συνέπεια απόδοσης (ομοιομορφία πάχους εντός ±1,5%). Προσφέρουμε εξατομικευμένες λύσεις με πάχος στρώματος θαμμένου οξειδίου (BOX) που κυμαίνεται από 50nm έως 1,5μm και διάφορες προδιαγραφές ειδικής αντίστασης για την κάλυψη συγκεκριμένων απαιτήσεων. Αξιοποιώντας 15 χρόνια τεχνικής εμπειρογνωμοσύνης και μια ισχυρή παγκόσμια αλυσίδα εφοδιασμού, παρέχουμε αξιόπιστα υλικά υποστρώματος SOI υψηλής ποιότητας σε κορυφαίους κατασκευαστές ημιαγωγών παγκοσμίως, επιτρέποντας πρωτοποριακές καινοτομίες σε τσιπ στις επικοινωνίες 5G, τα ηλεκτρονικά αυτοκινήτων και τις εφαρμογές τεχνητής νοημοσύνης.
XKH«s SOI wafers:
Ώρα δημοσίευσης: 24 Απριλίου 2025