เวเฟอร์ SOI (ซิลิกอนออนอินซูเลเตอร์)เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชนิดพิเศษที่มีชั้นซิลิกอนบางพิเศษที่ขึ้นรูปทับบนชั้นออกไซด์ที่เป็นฉนวน โครงสร้างแซนวิชที่เป็นเอกลักษณ์นี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้กับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ได้อย่างมาก
องค์ประกอบโครงสร้าง:
ชั้นอุปกรณ์ (ซิลิกอนด้านบน):
ความหนาตั้งแต่หลายนาโนเมตรจนถึงไมโครเมตร ทำหน้าที่เป็นชั้นที่ใช้งานในการผลิตทรานซิสเตอร์
ชั้นออกไซด์ฝัง (กล่อง):
ชั้นฉนวนซิลิกอนไดออกไซด์ (หนา 0.05-15μm) ที่แยกชั้นอุปกรณ์ออกจากพื้นผิวพื้นฐานทางไฟฟ้า
วัสดุรองพื้นฐาน:
ซิลิคอนจำนวนมาก (หนา 100-500μm) ที่ให้การสนับสนุนเชิงกล
เมื่อพิจารณาจากเทคโนโลยีกระบวนการเตรียม เส้นทางกระบวนการหลักของเวเฟอร์ซิลิกอน SOI สามารถจำแนกได้ดังนี้: SIMOX (เทคโนโลยีแยกการฉีดออกซิเจน), BESOI (เทคโนโลยีการทำให้บางของพันธะ) และ Smart Cut (เทคโนโลยีการลอกแบบอัจฉริยะ)
SIMOX (เทคโนโลยีการแยกออกซิเจน) เป็นเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับการฉีดไอออนออกซิเจนพลังงานสูงเข้าไปในเวเฟอร์ซิลิกอนเพื่อสร้างชั้นฝังซิลิกอนไดออกไซด์ จากนั้นจึงนำไปอบที่อุณหภูมิสูงเพื่อซ่อมแซมข้อบกพร่องของโครงตาข่าย แกนกลางเป็นการฉีดออกซิเจนไอออนโดยตรงเพื่อสร้างออกซิเจนในชั้นฝัง
เทคโนโลยี BESOI (Bonding Thinning) เกี่ยวข้องกับการเชื่อมเวเฟอร์ซิลิกอนสองแผ่นเข้าด้วยกัน จากนั้นจึงทำให้แผ่นหนึ่งบางลงด้วยการเจียรเชิงกลและการกัดด้วยสารเคมีเพื่อสร้างโครงสร้าง SOI โดยแกนหลักอยู่ที่การเชื่อมและการทำให้บางลง
เทคโนโลยี Smart Cut (Intelligent Exfoliation) จะสร้างชั้นการผลัดเซลล์ผิวโดยการฉีดไฮโดรเจนไอออน หลังจากการเชื่อมติดแล้ว จะมีการให้ความร้อนเพื่อผลัดเซลล์ผิวด้วยแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนตามชั้นไฮโดรเจนไอออน เพื่อสร้างชั้นซิลิคอนที่บางเป็นพิเศษ แกนหลักคือการฉีดไฮโดรเจนเพื่อลอกผิว
ปัจจุบันมีเทคโนโลยีอีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่า SIMBOND (เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยการฉีดออกซิเจน) ซึ่งได้รับการพัฒนาโดย Xinao ในความเป็นจริงแล้ว เป็นเส้นทางที่ผสมผสานเทคโนโลยีการแยกและการเชื่อมด้วยการฉีดออกซิเจนเข้าด้วยกัน ในเส้นทางทางเทคนิคนี้ ออกซิเจนที่ฉีดเข้าไปจะถูกใช้เป็นชั้นกั้นที่บางลง และชั้นออกซิเจนที่ฝังอยู่จริงคือชั้นออกซิเดชันทางความร้อน ดังนั้น จึงปรับปรุงพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ความสม่ำเสมอของซิลิกอนด้านบนและคุณภาพของชั้นออกซิเจนที่ฝังไว้พร้อมกัน
เวเฟอร์ซิลิกอน SOI ที่ผลิตโดยเส้นทางทางเทคนิคที่แตกต่างกันจะมีพารามิเตอร์ประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน และเหมาะสำหรับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน
ตารางสรุปด้านล่างนี้แสดงข้อดีของประสิทธิภาพหลักของเวเฟอร์ซิลิคอน SOI ร่วมกับคุณสมบัติทางเทคนิคและสถานการณ์การใช้งานจริง เมื่อเปรียบเทียบกับซิลิคอนแบบก้อนใหญ่แบบดั้งเดิม SOI มีข้อได้เปรียบที่สำคัญในแง่ของความสมดุลระหว่างความเร็วและการใช้พลังงาน (หมายเหตุ: ประสิทธิภาพของ FD-SOI ขนาด 22 นาโนเมตรใกล้เคียงกับ FinFET และต้นทุนลดลง 30%)
| ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพ | หลักการทางเทคนิค | การแสดงออกที่เฉพาะเจาะจง | สถานการณ์การใช้งานทั่วไป |
| ความสามารถในการกักเก็บปรสิตต่ำ | ชั้นฉนวน (BOX) ปิดกั้นการเชื่อมต่อประจุระหว่างอุปกรณ์และพื้นผิว | ความเร็วในการสลับเพิ่มขึ้น 15%-30% การใช้พลังงานลดลง 20%-50% | 5G RF ชิปการสื่อสารความถี่สูง |
| ลดกระแสไฟรั่ว | ชั้นฉนวนป้องกันการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้า | กระแสไฟรั่วลดลง >90% ยืดอายุแบตเตอรี่ | อุปกรณ์ IoT, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบสวมใส่ |
| ความแข็งแกร่งต่อรังสีที่เพิ่มขึ้น | ชั้นฉนวนป้องกันการสะสมประจุที่เกิดจากรังสี | ความทนทานต่อรังสีดีขึ้น 3-5 เท่า ลดเหตุการณ์ผิดปกติที่เกิดขึ้นครั้งเดียว | ยานอวกาศ อุปกรณ์อุตสาหกรรมนิวเคลียร์ |
| การควบคุมเอฟเฟกต์ช่องสั้น | ชั้นซิลิกอนบางช่วยลดการรบกวนของสนามไฟฟ้าระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิด | ปรับปรุงเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ให้ดีขึ้น ปรับปรุงความลาดชันของเกณฑ์ให้เหมาะสม | ชิปลอจิกโหนดขั้นสูง (<14 นาโนเมตร) |
| การจัดการความร้อนที่ได้รับการปรับปรุง | ชั้นฉนวนช่วยลดการเชื่อมต่อการนำความร้อน | ความร้อนสะสมลดลง 30% อุณหภูมิในการทำงานลดลง 15-25°C | ไอซี 3 มิติ, อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ |
| การเพิ่มประสิทธิภาพความถี่สูง | ลดความจุปรสิตและเพิ่มการเคลื่อนที่ของพาหะ | ความล่าช้าลดลง 20% รองรับการประมวลผลสัญญาณ >30GHz | การสื่อสาร mmWave ชิปสื่อสารผ่านดาวเทียม |
| เพิ่มความยืดหยุ่นในการออกแบบ | ไม่จำเป็นต้องมีการเจือปนสารใดๆ รองรับการไบอัสย้อนกลับ | ขั้นตอนกระบวนการลดลง 13%-20% ความหนาแน่นการรวมสูงขึ้น 40% | ไอซีสัญญาณผสม, เซ็นเซอร์ |
| ภูมิคุ้มกันการล็อกอัพ | ชั้นฉนวนแยก PN junctions ที่เป็นปรสิต | เพิ่มเกณฑ์กระแสไฟล็อคเป็น >100mA | อุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง |
โดยสรุป ข้อดีหลักของ SOI ก็คือ ทำงานได้เร็วและประหยัดพลังงานมากกว่า
เนื่องจากลักษณะการทำงานเหล่านี้ของ SOI จึงทำให้มีการใช้งานอย่างกว้างขวางในสาขาต่างๆ ที่ต้องการประสิทธิภาพความถี่และประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ยอดเยี่ยม
จากที่แสดงด้านล่าง เมื่อพิจารณาจากสัดส่วนของฟิลด์แอปพลิเคชันที่สอดคล้องกับ SOI จะเห็นได้ว่าอุปกรณ์ RF และพลังงานคิดเป็นส่วนใหญ่ของตลาด SOI
| ฟิลด์แอปพลิเคชัน | ส่วนแบ่งการตลาด |
| RF-SOI (ความถี่วิทยุ) | 45% |
| พาวเวอร์ซอย | 30% |
| FD-SOI (หมดลงอย่างสมบูรณ์) | 15% |
| ออปติคอล SOI | 8% |
| เซ็นเซอร์ SOI | 2% |
ด้วยการเติบโตของตลาดต่างๆ เช่น การสื่อสารเคลื่อนที่และการขับขี่อัตโนมัติ คาดว่าเวเฟอร์ซิลิกอน SOI จะรักษาอัตราการเติบโตในระดับหนึ่งเช่นกัน
XKH เป็นผู้นำด้านนวัตกรรมเวเฟอร์ Silicon-On-Insulator (SOI) โดยนำเสนอโซลูชัน SOI ที่ครอบคลุมตั้งแต่การวิจัยและพัฒนาไปจนถึงการผลิตปริมาณมากโดยใช้กระบวนการผลิตชั้นนำของอุตสาหกรรม ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดของเราประกอบด้วยเวเฟอร์ SOI ขนาด 200 มม./300 มม. ครอบคลุม RF-SOI, Power-SOI และ FD-SOI พร้อมการควบคุมคุณภาพที่เข้มงวดเพื่อให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม (ความหนาสม่ำเสมอภายใน ±1.5%) เรานำเสนอโซลูชันที่ปรับแต่งได้โดยมีความหนาของชั้นออกไซด์ฝัง (BOX) ตั้งแต่ 50 นาโนเมตรถึง 1.5 ไมโครเมตร และข้อกำหนดด้านความต้านทานไฟฟ้าต่างๆ เพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะ ด้วยความเชี่ยวชาญด้านเทคนิคกว่า 15 ปีและห่วงโซ่อุปทานระดับโลกที่แข็งแกร่ง เราจึงสามารถจัดหาสารตั้งต้น SOI คุณภาพสูงให้กับผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์ชั้นนำทั่วโลกได้อย่างน่าเชื่อถือ ช่วยให้เกิดนวัตกรรมชิปที่ล้ำสมัยในการสื่อสาร 5G อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ และแอปพลิเคชันปัญญาประดิษฐ์
เอ็กซ์เคเอช-เวเฟอร์ s SOI:
เวลาโพสต์ : 24-04-2025