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半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷 2019 上半年的衰退后，下半年在庫(kù)存逐漸去化及市場(chǎng)需求旺季效應(yīng)下情況略顯好轉(zhuǎn)，也讓供應(yīng)鏈廠商期望 2020 年能迎來(lái)市場(chǎng)需求的反轉(zhuǎn)。
綜觀對(duì) 2020 年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)展望，除了先進(jìn)制程發(fā)展已廣為各界關(guān)注，受惠 5G 產(chǎn)業(yè)而出現(xiàn)的射頻前端元件需求，其 RF-SOI 制造技術(shù)也格外引人注目；但從 SOI 晶圓供應(yīng)商的營(yíng)收來(lái)看，受惠既定需求穩(wěn)健而保持良好的年成長(zhǎng)表現(xiàn)，加上晶圓制造廠商在 SOI 相關(guān)產(chǎn)品方面陸續(xù)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，可望添加 2020 年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對(duì) SOI 技術(shù)相關(guān)需求的期待度。
SOI 晶元主要供應(yīng)商表現(xiàn)亮眼，受惠于 5G 產(chǎn)業(yè)鞏固 RF-SOI 需求
從晶圓材料商的財(cái)報(bào)分析可以發(fā)現(xiàn)，2019 年由于半導(dǎo)體市場(chǎng)需求減少及廠商庫(kù)存消化進(jìn)度不佳影響，導(dǎo)致多數(shù)硅晶圓廠季度營(yíng)收的年成長(zhǎng)表現(xiàn)呈下滑態(tài)勢(shì)；但供應(yīng) SOI 晶圓占比達(dá) 7 成的主要廠商 Soitec，已連續(xù) 8 個(gè)季度保持雙位數(shù)年成長(zhǎng)表現(xiàn)，顯示半導(dǎo)體市場(chǎng)對(duì) SOI 晶圓的需求狀況相對(duì)穩(wěn)健，從市場(chǎng)面來(lái)看，是來(lái)自于 5G 產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)的 RF-SOI 及相關(guān)驅(qū)動(dòng)力道。
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自 2019 年開(kāi)始，5G 商用腳步持續(xù)拓展，在經(jīng)過(guò)近 1 年發(fā)展后，包括基礎(chǔ)建設(shè)與 5G 手機(jī)等相關(guān)應(yīng)用也逐漸落實(shí)，即便從消費(fèi)者端來(lái)看，5G 爆發(fā)期可能落在 2020～2021 年間，但身處產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈上游的芯片制造商仍看好未來(lái)需求而提前積極布局，其中備受矚目的，莫過(guò)于具有顯著需求上升的射頻元件。
由于進(jìn)入 5G 時(shí)代，為搭配兼容既有的 4G LTE 頻段與支援 5G 毫米波頻段，具備雙模功能的射頻前端模塊搭載的元件數(shù)量將是過(guò)往 4G 時(shí)代的 2 倍之多，也帶來(lái)以 RF-SOI 制作射頻元件廠商持續(xù)投入研發(fā)能量的契機(jī)。在射頻元件產(chǎn)品線中，RF-SOI 為主要的制造技術(shù)，其整合 Switch 與 LNA 的制程工法能有效縮減元件尺寸并提供良好功耗及性能表現(xiàn)，因此廣為射頻前端模塊采用。
更有甚者，Qualcomm 在 2018 年底發(fā)表的 5G 射頻前端天線模塊 QTM052，采用 SOI 技術(shù)將 Switch、LNA 與 PA 整合在同一塊 Die 上，是現(xiàn)行市面上主要 5G 手機(jī)搭載的射頻前端天線模塊，其重要性不言而喻。
從制造面向來(lái)看，IDM 大廠 STMicroelectronics 在 2019 年第三季財(cái)報(bào)顯示，其采用 RF-SOI 的數(shù)位及混合訊號(hào) ASIC 在 5G 智能型手機(jī)上獲得成功的采用率。
而在晶圓代工廠方面，GlobalFoundries 在 2019 年 9 月的年度科技論壇上表示，45 RF-SOI 技術(shù)自 2017 年發(fā)表以來(lái)已獲得超過(guò) 20 位客戶采用，產(chǎn)值超過(guò) 10 億美元，其特色在于增強(qiáng)型功率放大器場(chǎng)效晶體管(Enhanced Power Amplifier Field-Effect Transistor)，除了能提供 2 倍放大功率外，亦能提供整合 PA、Switch 及 LNA 的設(shè)計(jì)，具有節(jié)省元件數(shù)量與體積優(yōu)勢(shì)，為 RF-SOI 技術(shù)制造射頻元件帶來(lái)更強(qiáng)的吸引力道。
除了 GlobalFoudries 外，TowerJazz 也是 RF-SOI 的主要晶圓代工廠，看好未來(lái)需求，擴(kuò)充 RF-SOI 產(chǎn)能亦為 TowerJazz 2020 年的重點(diǎn)評(píng)估項(xiàng)目之一。
SOI 產(chǎn)品陸續(xù)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，技術(shù)發(fā)展仰賴市場(chǎng)既定需求將保有持續(xù)性動(dòng)能
另一方面，使用其他 SOI 技術(shù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)也正逐漸增加，并陸續(xù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品量產(chǎn)化。以 FD-SOI 為例，NXP 在 2017 年底即宣布將打造使用 FD-SOI 技術(shù)的 Crossover MCU 產(chǎn)品，如今在 2019 年 10 月即正式推出業(yè)界首款工作頻率突破 GHz 障礙的 MCU 產(chǎn)品 i.MX RT1170 Family，使用的就是 28 FD-SOI 制程，兼具低功耗、低漏電特性，加上類似 FinFET 性能表現(xiàn)，以及類比與混合訊號(hào)整合的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，適合應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域、IoT 與車(chē)用的邊緣運(yùn)算功能。
GF 與新創(chuàng)公司 Arbe Robotics 在 2018 年 4 月合作的車(chē)用雷達(dá)產(chǎn)品，也于 2019 年 11 月獲得實(shí)現(xiàn)，使用 22FDX(22nm FD-SOI)技術(shù)打造，最大特點(diǎn)在于功率的放大效果比 28nm Bulk CMOS 提升 50%，功耗則降低 40%。
此外從云端與 4G/5G 通訊發(fā)展來(lái)看，從 4G 時(shí)代的資料中心到 5G 時(shí)代甚至更高端規(guī)格，射頻元件、硅光芯片及收發(fā)器等均可使用對(duì)應(yīng)的 SOI 技術(shù)制作，是未來(lái)可期的應(yīng)用項(xiàng)目。
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整體來(lái)說(shuō)，目前 SOI 產(chǎn)品的滲透率不算高，其在邏輯 IC 制程上的占比與 FinFET 比較下或?qū)傩”娛袌?chǎng)，但在部份產(chǎn)品仍有很高黏著度，例如射頻元件及光通訊元件等；而 FD-SOI 也提供 IC 設(shè)計(jì)廠商另一種選擇，在相關(guān)終端應(yīng)用的推動(dòng)下，產(chǎn)品設(shè)計(jì)與量產(chǎn)也相繼落實(shí)，將成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè) 2020 年關(guān)注的焦點(diǎn)之一。
