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在汽车、5G 等应用的带动下，中国的半导体市场保持了增长态势。中国半导体行业协会统计，2019 年 1-6 月中国集成电路产业销售额为 3048.2 亿元，同比增长 11.8%。在数量增长的同时，新型应用也对半导体性能提出更高的要求，这给第三代半导体材料带来发展机会，尤其是 SiC 和 GaN，市场需求一路上涨。据 Yole 预测，2021 年全球 SiC 市场规模将上涨到 5.5 亿美元，GaN 市场将达到 3 亿美元。
未来，半导体新材料会面临哪些机遇和挑战？在哪些行业中得到更广泛的应用？如何解决 SiC 和 GaN 等新材料的发展瓶颈？带着这些问题，与非网记者对 Soitec 全球战略副总裁 Thomas Piliszczuk 先生进行了专访。
在半导体产品生产中，决定其性能的除了材料还有衬底。Thomas Piliszczuk 形象地比喻：要生产美酒需要好的产地和土壤，半导体同样需要出色的衬底，因为晶体管性能的好坏将直接影响晶圆的性能，而衬底可以改善晶体管的性能功耗、面积和成本权衡。Soitec 成立于 1992 年，目前是全球最大的优化衬底供应商，拥有的 Smart Cut、Smart Stacking、Epitaxy 等核心技术，主要服务于智能手机、汽车、云、物联网四大市场。
Soitec 全球战略副总裁 Thomas Piliszczuk 先生接受记者采访
通过POI和GaN技术，迎接5G发展机遇
Soitec 拥有丰富的衬底产品组合，其 SOI 产品可以用于处理器与集成芯片、射频前端模块、高功率器件、光学、图像传感器等应用，除此之外，Soitec 的产品线也延伸到除了硅以外的复合材料上。
随着通信技术向 4G、5G 切换，频谱越来越密集，智能手机需要射频模块进行过滤，而滤波器是射频模块的关键器件，从射频模块的演进可以看出，3G 时代一部手机只需要几颗滤波器，到 4G 时代，一部手机的滤波器用量达到 60-80 个，预计 5G 时代，会达到 120-150 个。因此针对 4G 和 5G 应用，Soitec 推出了 POI 技术来打造新一代滤波器。
POI 产品由 SiO2 层顶部的薄层压电材料（目前为钽酸锂）和高电阻率硅衬底组成。这种结构使滤波器设计人员能够获得具有更好耦合系数和更低热膨胀系数的材料，使他们能够设计具有更高品质因数和更高频率的谐振器，更大带宽的滤波器，具有极低的温度敏感性，可在同一芯片上集成多个滤波器。POI 产品使前端模块制造商能够更好地响应 4G 和 6GHz 以下 5G 的严格要求，改善智能手机用户的带宽和覆盖。
“我们预计每年市场需求会达到几百万片。”Thomas Piliszczuk 表示，“我们的 POI 生产线产能预计可扩大至 40 万片每年。如果需求持续旺盛，我们会考虑以建立合作伙伴的方式来满足客户的需求。目前，我们的 POI 采用了 6 英寸技术，未来会发展到 200 毫米和 300 毫米的规格。”
预计未来五年内，GaN 技术的市场应用规模将达到每年 50 万至 100 万片晶圆。针对 GaN 技术，Soitec 选择了收购之路，于今年 5 月以 3000 万欧元现金收购了 EpiGaN，这家公司成立于 2010 年，其技术应用于 5G 基础设施、物联网和智能传感器系统的电源，其 GaN 产品用于 RF、5G、电子元器件和传感器应用。
Thomas Piliszczuk 表示，迄今为止，我们基本磨合得非常成熟了，EpiGaN 已经成为 Soitec 的一个业务单元。在汽车电力方面，包括 Power SOI、功率 FD-SOI，GaN 技术都有广泛使用。
遵循两大收购原则，不断丰富自身产品线
除了收购 EpiGaN，补充 GaN 产品线，Soitec 还收购了 Dolphin Integration 部分股权，因为它可以为 FD-SOI 提供独特的设计技术 -- 基底偏压（Body Biasing）。Thomas Piliszczuk 解释，这个技术十分独特，它能够使同一个晶体管出现两种模式：睡眠模式和高性能模式，进行节省功耗，这样的转换可以增加设备的灵活性，这也是低功耗 FD-SOI 的最关键特点，市场上没有其他的企业能够支持基底偏压和低功耗 IP 设计。
当笔者问到，Soitec 未来的收购计划时，Thomas Piliszczuk 分析，我们公司收购有几个原则：第一，收购的企业必须和我们的主营业务优化衬底相关；第二，新收购的业务要盈利，而且未来要有发展潜力。Dolphin Design 和 EpiGaN 都满足这个两个条件。未来我们会通过自身的专业知识提高 EpiGaN 的产能，利润会很可观。
虽然 Thomas Piliszczuk 没有透露 Soitec 后面的收购计划，可以预见，Soitec 会沿着这一收购思路继续补充自己的产品线，迎接 5G 时代的市场机遇。
通过先进技术打破新型材料的发展瓶颈
第三代半导体材料 SiC 和 GaN 在禁带宽度、击穿电场、抗辐射能力等方面表现都很优异，但是发展速度不是很快，成本是主要原因。“我们正在开发一种技术希望能够彻底改变这样的局面。” Thomas Piliszczuk 解释，“我们不做 SiC 晶体，这不是我们的专长。我们用 Smart Cut 技术做一种新型的 SiC 晶圆，可以把它切割成 10 片或者 15 片，技术还在研发，数量还未最终确定。随着产量提升，晶圆就会更便宜，成本也随之下降。而且我们用的是纯净体，良率和产品性能都会提升。目前，包括汽车领域、设备领域的很多客户都很感兴趣。”
之所以可以切割成更多片，Smart Cut 技术发挥了关键作用。Smart Cut 技术是通过光离子注入和晶圆键合来定位超薄单晶层，并将其从一个衬底转移到另一个衬底。工作原理类似纳米刀，能够切割非常薄、完美的硅层，并能够叠加到其他的机体之上。通过 Smart Cut 技术，能够实现晶体间的非常薄的叠加，也可以实现晶体和非晶体之间的叠加，从而可以生产或组合出各种不同类型的产品。Soitec 已开发出了各种各样适用于不同类型应用和产品的优化衬底，例如：RF-SOI, FD-SOI、功率 SOI、光学 SOI。
针对 SiC，Thomas Piliszczuk 表示，我们降低 SiC 成本主要体现在两方面：第一，一个 SiC 可以切成 10 片，使用 10 次，组合时，上面是高质量的 SiC 薄片，下面是低质量的 SiC 片、多晶硅片、或者纯硅的基座，成本大幅度降低；第二，SiC 产品的目前良率只有 50%，通过 Smart Cut 切割技术，让组合起来的产品质量有保证，从而让客户的良率随之提高。目前，碳化硅切割后，用在电动汽车的元器件上已经通过了验证，明年会大规模量产。
针对 GaN，Soitec 也在寻求降低成本的方法，第一，晶圆从 4 英寸、6 英寸迁移到 8 英寸生产，通过大规模、工业化生产提高良率，节约成本；第二，GaN 分为硅基 GaN 和 SiC 基 GaN，硅基 SiC 以硅材料为底，成本比 SiC、GaN 便宜很多。我们努力通过技术研发，用 Si 基 GaN 来替代 SiC 基 GaN，减少技术成本。
选择正确才能赢得市场
从整个市场营收来看，2020 财年，Soitec 第一季度收入 1.19 亿欧元，与 2019 财年第一季度相比增长 30%。Thomas Piliszczuk 表示，这一增长趋势高于行业的平均发展趋势，这得益于单个产品中 SOI 衬底密度的上升，市场整体需求在增大，例如，5G 手机中的 SOI 衬底需求量比 4G 手机提高了一倍。
仔细研究会发现，Soitec 公司成立于 1992 年，但是从 2015 年开始营收才出现突破性进展，众所周知，半导体技术需要大量的人员和资金投入，如果创业团队没有足够的耐性很难取得成功，Thomas Piliszczuk 分享了 Soitec 的转型故事。
其实在 2000 年，Soitec 一直想要拓展太阳能业务，但是由于技术难度较大，没有取得成功，在 2014 年，公司换了管理层，开始调整公司业务，回归主业，做半导体衬底，在 2015 年扭亏为盈，当年的市值达到 1.2 亿美元，经过几年发展，如今市值增长到了 35 亿美元。
Thomas Piliszczuk 于 2009 年加入 Soitec 负责全球战略和市场、业务拓展，之前在 KLA-Tencor 负责制定商业策略并主导公司的对外合作，因此非常熟悉半导体行业，加入公司之初就开始提议回归主业，最终在 2014 年得到同意。在 Soitec 的复苏过程中，中国市场发挥了重要作用， 2015 年，Soitec 和新傲开始合作，为客户提供高品质、及时与高产量的 SOI 晶圆供应；2016 年，上海硅产业投资有限公司（NSIG）收购 Soitec14.5%的股份；今年 2 月，Soitec 与新傲加强合作，扩大新傲科技位于中国上海制造工厂的 200mm 绝缘硅（SOI）晶圆年产量，从年产 180,000 片增加至 360,000 片，更好地服务全球市场对 RF-SOI 和 Power-SOI 产品的增长性需求。
虽然 Soitec 的直接客户是晶圆代工厂、IDM，但是 Thomas Piliszczuk 认为中国市场的战略价值很大，因为像华为、小米、阿里巴巴、百度这样的终端用户决定用什么产品，Soitec 经常和这些公司进行技术交流，了解终端厂商的需求。本月，Soitec 参加了第七届 SOI 产业高峰论，Thomas Piliszczuk 在会上表示，扩展产品组合至使用新型半导体材料的优化衬底是我们的重要战略。除了 GaN、POI 和复合材料如 InGaNOS（硅基铟氮化镓），Soitec 还在研究碳化硅材料的机会，以满足新市场的需求。
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