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Soitec优化衬底赋能汽车产业高速进步

Soitec SiC 半导体 文章来源:[db:出处] 资讯 2020年07月08日

在全球汽车产业变局中,CASE(互联、自动化、共享、电动化)已成为创新升级的主要方向。其中汽车电子系统的升级成为自动驾驶发展的重点,车内半导体的成本会随之提升。整个电气化过程中,半导体的需求是较大幅度的提升。半导体在此过程中扮演感知、决策和执行的角色。首先,半导体器件将360度环绕汽车整体,能够感知周围的物体、周围的环境。

 

SiC将助力汽车行业新变革

 

硅是半导体行业第一代基础材料,目前全球 95%以上的集成电路元器件是以硅为衬底制造的。目前,随着电动汽车、5G 等应用的发展,高功率、耐高压、高频率器件需求快速增长。根据 Yole Développement 的数据,2018 年全球 SiC 器件市场规模为 4.2 亿美元,2019 年规模增长至 5.64 亿美元。未来,随着电动汽车、动力电池,以及电力供应和太阳能的发展,SiC 器件市场将进一步快速增长,特别是电动汽车及动力电池的驱动。预计 2024 年,全球 SiC 器件市场规模将增长至 20 亿美元,2018 至 2024 年期间的复合增长率接近 30%。根据 Yole 预测,2020 年SiC 器件市场规模仍有增长,预计在 2023 年随着电动汽车的崛起开始快速增长。

 

汽车创新的关键在于电子系统

 

根据Soitec中国区战略发展总监张万鹏介绍,互联、自动话、共享、电动化是汽车未来的四大趋势。随着电动车的普及,到2030年将会达到2300万辆。

此外,汽车制造商在新车的电子设备上所花费的成本,已经到了相当令人惊讶的程度。在2004年,我们几乎看不到车上配有盲区侦测或胎压监控,但目前电子半导体在新车上所占的成本,远超乎我们的想像。电子设备在新车上所占的成本从2007年的20%到2017年的40%,可以说电子化已经渗透到整车的方方面面,预计到了2030年,电子设备将会占到50%。

 

而随着自动驾驶技术的提升,车内将需要更多的半导体。从L1-L2级,半导体含金量从$150到L3的$600,最后到L4-5级别,半导体的含金量将跃升到$1200。而在这些电子半导体当中,多数是用在车辆上控制较为精细的设备,如雷达、摄像头、电子转向辅助以及数字仪表等等,而时下越来越常见的安全系统如盲区侦测、自动紧急刹车以及多媒体信息娱乐系统的上网、控制与其他云端功能等等,皆需要电子半导体。可以预见的是,随着未来越来越强调自动驾驶,电子半导体在新车上所占的成本比例将会越来越高。

 

如今,随着电动车的飞速发展,功率半导体在整车的价值势必会水涨船高。最大的占比就是SiC,随着汽车工业迅速转向电动汽车,预计将有更多的半导体初创公司瞄准这一市场。据统计,在汽车中SiC MOSFET增加的成本大约为300美元,而估计节省的成本可达2000美元。因此,2019至2030年,SiC MOSFET市场将占功率半导体增量增长的半壁江山。

 

完善的衬底组合将更好的服务于汽车创新

 

面对如此巨大的市场机遇,Soitec将如何应对?张万鹏表示,Soitec的产品涵盖Power-SOI,FD-SOI,RF-SOI,POI以及即将推出的新一代SiC和GaN衬底。这些产品可以满足汽车互联、汽车雷达、娱乐系统、以及自动驾驶中各种汽车电子系统不同的创新需求。

 

不仅如此,Soitec的杀手锏技术Smart Cut™ 不仅可以使用和回收高品质碳化硅衬底,而且能够降低缺陷,循环使用的过程中保证供应链的稳定性。张万鹏介绍,“Soitec的产品和技术已在众多汽车系统解决方案上广泛应用。未来Soitec将继续致力于与汽车产业进行广泛、深度的合作,赋能汽车产业创新”。

 

Soitec也在大力推崇FD-SOI在5G、物联网和汽车上面高增长应用。Soitec 作为最早(2013 年)实现 FD-SOI 衬底片成熟量产的公司,也是目前 FD-SOI 衬底的主要供应商,其 300mm 晶圆厂能够支持 65nm、28nm、22nm 及更为先进的节点上大规模采用 FD-SOI 技术。

 

可以说,FD-SOI潜力无限,并且它对自动驾驶的创新好处颇多。据张万鹏介绍,它在视觉处理器和边缘计算上,对同一节点上速度可提升40%,且功耗更低;实现片上微波和毫米波系统上的片上集成,解决长程和短程雷达问题;对于SER系统,抗电磁能力更强;通过自适应基底偏压实现更稳定的操作,这对于符合汽车AEC标准来讲,大大提高了可靠性;在能效上,可让低功耗MCU更持久,使得传感器更耐用;在设计上,它具有更少的CMOS设计研磨,缩短上市时间,大大提高了产品竞争力。

 

而最近几年,随着工艺的不断成熟,应用需求的提升,以及客户认可度的加强,FD-SOI工艺凭借其低功耗的特点,受到了越来越多地关注。目前,FD-SOI技术已经应用到很多汽车系统中,比如Arbe Robotics公司的4D成像雷达就是在22nm的FD-SOI上实现的;Mobileye的EyeQ4视觉处理器是在28nm的FD-SOI上面实现的。这些都已经在业界开始应用。针对意法半导体的域控制器MCU、恩智浦用于信息娱乐的应用处理器,FD-SOI技术均为其系统提升了可靠性和性能。

 

新材料Power-SOI大受好评

 

除此之外,Power-SOI作为FD-SOI之后Soitec另一个核心产品,据统计,从1995年至今,有60亿台的设备使用了Power-SOI衬底,这些衬底大多应用在一些电池管理系统领域,包括汽车D类音频放大器以及制动器领域。

 

Soitec亮点业务逐步丰富起来

 

除了在汽车领域布局之外,Soitec在其他方面亦有重大突破。Soitec全球业务部高级执行副总裁Bernard ASPAR介绍了Soitec在近期的主要产品:

 

RF-SOI——智能手机的新主力

 

随着5G发展,智能手机市场对RFSOI将有着巨大需求,它已成为射频前端模块的设计基石。预计2020年5G的智能手机出货量在2亿台左右,虽然疫情使得出货量下降了10%,但5G智能手机里面RF-SOI的含量增加,正好弥补了销售的降低。

 

 

特殊SOI

 

Soitec正在大力发展特殊SOI的应用,例如用于管理控制系统的Power-SOI;用于面部识别的Imager-SOI;作为数据中心光学收发器的标准的Photonics-SOI

 

滤波器

 

为满足5G业务发展,Soitec将为POI衬底建立一个声表滤波器标准。随着5G Sub-6 GHz的采用,推动了滤波器内容含量的增长。Soitec正在发展产品路图来满足不同频段和5G的新需求。

 

此外,还有EpiGaN材料,将重点应用于射频基础设施和手机PA领域。

 

在5G方面,Soitec能够为关键市场提供各类产品。5G手机方面,我们分别在Sub-6 Ghz和毫米波这两块市场提供产品来满足5G手机不同功能的要求。Soitec根据客户不同的架构以及所覆盖的细分市场提供所需的产品。

 

加上火热的FD-SOI的高速发展,可以看出,5G、AI、EE(能效)这三方面将会推动Soitec不断进步。

 

争做产业链的全方位服务者

 

在目前整个智能汽车发展大趋势下,材料作为一个最基础产品,对推动汽车的创新越来越重要。整个设计不单只是一个产品或系统的设计,而是需要针对整个供应链的最上游,即材料上进行创新。Soitec已经服务汽车市场20年,在整个汽车产业,跟Tier 1到Tier 3整车厂有很多密切合作,未来也希望继续扩大在这个领域的领导地位,能够为行业建立更多的行业标准,利用自身的优化衬底,帮助整个汽车行业向智能化发展。



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