5G时代来临,RF-SOI将迎来产业链发展机遇

TechSugar媒体

发布时间:19-09-2317:44

随着未来产业链的重新分布,国内的代工厂将迎来更多的机遇,尤其在经过华为事件之后,上海新傲科技股份有限公司总经理王庆宇博士表示加强中国的产业链会变得非常重要,相信中国SOI未来可期。

文︱雨文

图︱网络

9月17日,2019国际RF-SOI研讨会如期在上海浦东香格里拉大酒店举行,来自全球近400位RF-SOI领域的行业领袖和技术专家聚集在此,迎接5G时代正式来临,共同推动RF-SOI技术和产业的发展。

5G带来新的机遇

早在2018年,中国三大电信运营商就已陆续公布了其5G的部署计划,随着中国运营商可以开始大规模建设5G网络,中国也正式跻身全球第一批5G商用国家,由此也带来了新的发展机遇。

根据预测,2030年,中国5G间接拉动的GDP将增长到3.6万亿元。今年6月6日,我国正式发布5G商用牌照,基于领先技术的支持,加上全球最大的用户规模、巨大的4G网络、丰富的移动互联网应用等明显优势,我国5G商用牌照的发放可谓水到渠成,“中国5G发展引领全球”已成必然。

2020年—2030年十年间5G经济产出预估(数据来源:中国信通院、中商产业研究院)

5G将开启万物互联的新时代,技术的演进将助力传统行业转型升级,行业市场将迎来智能化的巨大发展。如今,已有79家运营商宣布计划推出5G移动服务,到2020年底,将有50多个国家发布5G手机。

中国移动项目经理Danni Song提到:“中国5G部署非常广泛,且频谱完备。中国移动现拥有4G基站近300万个,计划年内5G基站将超5万个,实现50个以上城市5G商用服务。到2020年将实现中国5G全部商业化。”

5G时代的到来使RF-SOI工艺发展达到更高的平台

5G无线通讯需要更高的频率以达到更快的网速,而相比传统的砷化镓(GaAs)和蓝宝石上硅(SOS)技术,RF-SOI可以同时提供优良的射频性能和较低的成本。正是基于以上优势,作为移动智能终端前端模块中的关键器件之一,射频开关芯片从2013年已经舍弃原来的GaAs和SOS工艺,转而采用成本更低的RF-SOI工艺。

RF-SOI生态系统

RF-SOI技术的潜在市场从天线调谐器和开关扩展到低噪声放大器,LTE和5G技术对高功率终端的要求使得功率放大器成为RF-SOI的难点。Yole技术与市场分析师Cedric Malaquin现场分享了关于手机市场材料的一些见解, 并对市场进行了细分。

RF-SOI仍将是开关和天线调谐器的主流技术,其90%是由RF-SOI制造的,CMOS技术平台主要是由IDM & GaAs代工厂驱动。

射频模块市场在2018年占TAM市场份额的70%,预计到2025年,这一比例将基本持平,并且由于中国厂商的需求,RF离散型市场将保持强劲的发展趋势。

RF-SOI技术会继续通过集成LNA、开关以及IPDs扩展到射频前端,未来有更多集成前端的机会等待探索。

随着RF-SOI生态系统的发展,厂商纷纷发力

Murata company(日本村田)旗下子公司pSemi的董事长兼CTO-Jim Cable是绝缘体上硅(SOI)技术的早期先驱者,三十年来不断推动团队在SOS和SOI上的创新。

pSemi创新时间表(除mmWave RFFE在试产中,其他都已进入生产)

过去三十年里,pSemi实现了许多业界中的‘第一’,包括 CMOS 开关、SOI 功率放大器和 mmWave 波束成形,pSemi开创的UltraCMOS技术,已取代GaAs PHEMT成为手机开关的首选工艺。每一代UltraCMOS都改进了Ron*Coff品质因数,这是RF开关的关键性能指标。

从开始的愿景到如今的现实,UltraCMOS技术的出现使得CMOS工艺在射频前端领域脱颖而出,UltraCMOS技术具有可减少大量寄生,降低CVf损耗,改进线性度及高隔离度等优点。

UlteaCMOS技术的演化

pSemi的技术专利已排进业界前十,在讲到未来时,Jim Cable表示:“pSemi已经对8通道毫米波射频前端产品进行了试产,在我们可预见的未来里,RFFE=SOI。”

Soitec总经理Michael Reiha在演讲中表示,5G mMIMO是能够提高吞吐量的有效技术,它可以降低功率以便SOI的引入,而RF-SOI受益于阵列尺寸,减少输出功率损耗,FD-SOI则受益于MIMO层,实现宽带数据转换。

无处不在的5G需要集成网络(第1波)、集成技术(第2波),5G mMIMO技术将提高一线城市的吞吐量限制。其中,网络共享和降低设备成本的实现将使低功耗的5G mMIMO技术成为可能,我们需要更新架构以优化5G mMIMO的总拥有成本,并启用无线AI。而Soitec将推进RF-SOI、FD-SOI、POI、GaN技术的研发,来保护集成5G的容量。

STMicroelectronics主管Laura Formenti带来了5G射频集成电路终端和基础设施的全套领先技术详解:RF-SOI是用于射频开关、低噪声放大器、功率放大器和射频FEM集成的高性能模拟射频专用工艺;BiCMOS工艺基于高性能HBT,用于基础设施的模拟射频,包含高端和数字集成能力;FD-SOI工艺则是用于射频、混合信号和数字集成。

作为5G射频技术合作伙伴,ST又具有怎样的价值?

Laura Formenti进行了一一列举:

1、5G终端和基础设施的创新射频技术(RF-SOI、FDSOI、BICMOS)

从5G Sub-6 GHz到毫米波的多波段支持灵活的架构分区,实现最佳射频性能和硅集成权衡长期的技术路线图和持续战略投资

2、产品大批量生产,周期短

在法国有着高产能射频SOI晶圆厂(包括8英寸和12英寸)经验丰富的供应链,年产量可达10亿

3、专门的客户支持

来自工厂专家的技术、设计和DK支持

快速发展的5G时代,SOI产能及产业链将面临怎样的形势?

关于SOI晶圆产能方面,Cedric Malaquin在演讲中表示,RF-SOI对8英寸的需求将继续增长,而12英寸也将会因为集成开关与低噪声放大器而上升需求,重要的硅晶圆启动将重新开始,以支持射频、CMOS和SiGe技术。

而在之后的采访中,我们了解到对于RF-SOI来讲,现在大部分的需求都来源于8英寸晶圆,8英寸主要是用来做单个器件,12英寸因为线宽较小能更好做集成。随着5G的到来,以及未来毫米波的兴起,市场对于12英寸的需求也会增加。

国际SOI产业联盟执行董事Jon Cheek博士表示,从全球来看12英寸产能还是挺多的,因为国外有不少公司在做12英寸,比如GlobalFoundries、sony、TSMC等,所以现在无需要过多担心产能不足。

上海新傲科技股份有限公司总经理王庆宇博士也提到新傲目前正在扩8英寸的产能,今年年底产能将达到36万片/年。同时新傲也在积极计划12英寸,厂房也已经建好。并且新傲科技已于今年3月启动30K生产线项目的首台工艺设备搬入仪式,30K的生产线建设也进入了冲刺阶段。

在提及SOI产业链时,王庆宇博士表示,照当下5G的发展来看,未来产业链会重新分布,国内也将迎来更多的机会。

国际SOI产业联盟主席兼执行董事 Carlos Mazure博士说道:“我们的角色就是帮助发展中国的产业链。发展产业链主要是靠发展生态系统,而SOI产业联盟是全球性的,我们的任务就是将全球的企业连接起来,促成合作。”对于产业链的重新分布, Carlos表示分布时间不会太长,可以按季度来看.在不远的将来,重新分布后的产业链将会变得更强。

如今中国的手机市场很强,占全球市场的1/3,接近5亿部,具有很大的发展潜力。但针对射频前端供应链来说,目前还是主要依靠进口。王庆宇博士指出国内起点较低,但从成长率来看是很快的,以设计公司为例,国内设计公司一大堆,而这些公司一旦有了设计能力便能找来自全球的代工厂。

国内代工厂实际上发展的较慢,从RF角度来看,一个是因为8英寸晶圆需要铜线,铜的高电导率会使晶圆性能提高,但国内真正有铜工艺的只有SMIC三厂;另一个是因为目前的产能需求大部分还是在8英寸上,国内能生产12英寸的公司较多,硬件条件比8英寸更好。

随着未来产业链的重新分布,国内的代工厂将迎来更多的机遇,在经过华为事件之后,王庆宇博士表示加强中国的产业链会变得非常重要,相信中国SOI未来可期。

(从左至右)国际SOI产业联盟执行董事 Dr.Jon Cheek,国际SOI产业联盟主席兼执行董事 Dr.Carlos Mazure,上海新傲科技股份有限公司总经理王庆宇博士

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