由于疫情的影响,全球的半导体产业呈下滑趋势,Insights 预测今年全球半导体营收将下降 4%,Gartner 预测半导体收入将下降 0.9%。麦肯锡公司预计,到 2020 年全球芯片市场的销售需求将下降 5%至 15%。然而,最近 Soitec 却传来一个逆势上涨的消息。2020 财年(于 2020 年 3 月 30 日结束),Soitec 的销售额达到 6 亿欧元,年增长为 28%,是过去三年销售额增长的 2.5 倍;而且,其 EBITDA 利润率达到 31%,在过去三年间增长了 4.5 倍,目前市值达到 30 亿欧元。

 

Soitec 全球战略执行副总裁 Thomas PILISZCZUK 表示,“人才、创新、供应链管理、卓越的运营水平,这四点共同推动了 Soitec 的业绩增长。在过去几个月,中国和法国的企业都面临着新冠疫情的挑战。但面对疫情的挑战,我们在保护员工不受新冠疫情影响的前提下,在新加坡基地和上海新傲科技进行生产研发,一直维持良好的运营,持续为客户提供服务。”

 

5G人工智能和能效三大应用拉动,字当头

在过去一年中,Soitec 不断开发新产品,如今已经是六大业务板块齐头并进,包括 RF-SOIFD-SOI、特殊SOIPOI、EpiGaNDolphin Design。

 

其中,RF-SOI 是智能手机射频前端模块的标准,主要服务于智能手机市场,5G 技术极大带动了 RF-SOI 的发展。数据显示,2020 年全球智能手机市场出货量下降了 10%,在 2 亿台左右。但是这对 Soitec 没有带来负面影响,其全球业务部高级执行副总裁 Bernard ASPAR 解释,“因为 5G 智能手机里的 RF-SOI 比例在增加,弥补了手机市场下降的 10%。比如,在 Sub-6 GHz 市场,与 4G 相比,5G 的 RF-SOI 增加了 60%;在毫米波市场,天线系统需求旺盛,120mm²的 SOI 在增加。”

 

FD-SOI 可用于带嵌入式内存的低功耗 FPGA 平台,也可用于高效多线程的驾驶辅助处理器,以及边缘计算中的语音处理器和其它微控制单元。随着产业界多年对于 FD-SOI 生态系统的打造,过去一年中,FD-SOI 的用量开始迅速增长。FD-SOI 不仅应用于汽车、物联网、智能手机等市场,还可以在边缘进行安全、可靠的计算功能,预计在 2020 年和 2021 年会出现 FD-SOI 使用量的腾飞拐点。

 

特殊 SOI 主要服务于汽车市场、面部识别以及数据中心市场,其中 Power-SOI 主要服务于汽车市场;Imager-SOI 主要用于面部识别和 3D 的传感;Photonics-SOI 是数据中心光学收发器的标准,由于数据中心流量的增加,需求在不断上升。

 

Soitec 的滤波器单元(POI)业务是为了给 POI 衬底建立一个声表面滤波器的标准,满足 4G 和 5G 的需求。POI 是声表滤波器的理想晶体,能够满足 5G 应用,是 Sub-6 GHZ 滤波器需求最好的材料。前端模块制造商对 POI 的需求很大大,现在 150 毫米已经大规模量产。另外,收购 EpiGaN 之后, Soitec 在科技和运营方面实现了协同增效。对于 EpiGaN 生产,Soitec 主要关注射频领域的氮化镓外延片生产,以后会更关注氮化镓外延片应用于功率产品的生产。

 

海豚设计(Dolphin Design)是一家设计企业,Soitec 拥有 60%的股权,EDA 拥有 40%的股权。自从被 Soitec 收购之后,海豚设计在收入和利润方面表现很好。海豚设计和 Soitec 最主要的合作或协同增效是在 IP 业务,FD-SOI 的适应性基体偏压技术使用,其中优势推动了 FD-SOI 整个生态系统的发展。

 

在过去几年中,FD-SOI 用量增长迅速。格芯、三星、瑞萨、意法半导体均采用了 FD-SOI。在汽车、手机等设备的应用上,越来越多的应用在内嵌式存储的 FPGA 平台,有云数据安全的智能、边缘、声音和视觉处理器,以及应用越来越多的无电池的 MCU。未来随着 5G、Sub-6 GHz 以及毫米波这块也会更多加速 FD-SOI 在射频领域的使用。

 

Bernard 强调,“5G、人工智能和能效是未来促使 Soitec 增长的三大推动力。在 SOI 系列产品的推动下,我们能够实现稳步的增长。以前我们的增长来自于 SOI,现在我们不止提供 SOI 产品,通过提供 POI 和氮化镓等新品实现更快地增长,其中碳化硅的应用是一个非常重要的市场机会。”

 

从材料开始创新,更深层次服务汽车产业

当前,互联、自动化、共享和电动化成为汽车产业的大势所趋。数据显示,到 2030 年,5G 汽车的销量会达到 1600 万,自动驾驶 L3 及以上车型销量会达到 700 万辆,而电动汽车会达到 2300 万辆。可以预见,整个汽车产业会发生巨大的变化。

 

“在 2007 年,电子系统的成本在整车成本中的占比只有 20%,到 2030 年预计会达到 50%,汽车行业的设计、创新关键在于电子系统,从互联、共享、电动化、自动化,每一部分的增长从 2%到 22%不等,这给半导体行业以带来巨大的发展契机。”Soitec 中国区战略发展总监张万鹏表示,“同时,网联、自动化、电动化也给未来汽车带来巨大的挑战。在创新和设计方面,车厂要考虑如何提高汽车的能效?如何提高行驶的里程?如何达到最优的通讯?如何使整个系统高效的集成?如何保证汽车的可靠性、电池的安全性?”

 

 

对于汽车整个产业的发展,Soitec 有一整系列的优化衬底产品组合服务于汽车创新, RF-SOI 可以用于 4G、5G 的 RF 前端模块的核心产品;POI 可以用于 5G 滤波器;FD-SOI 可用于数据模拟以及射频的 SOC 集成。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 22 纳米的 FD-SOI 功率上实现的;Mobileye Eye Q4 的视觉处理器是在 28 纳米的 FD-SOI 上实现的。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 技术均为其提升了系统性能和可靠性。

 

到底 FD-SOI 为自动驾驶带来了哪些好处?张万鹏表示,首先,对于视觉处理器和边缘计算来说,它在同一节点上速度可以提高达 40%,而且功耗更低;第二,对于片上微波以及毫米波系统,FD-SOI 可以实现片上的集成,解决长程和短程雷达的问题;第三,对于 SER 系统,因为有 SER 绝缘衬底,FD-SOI 的抗电磁能力更强;第四,FD-SOI 可以通过自适应基底偏压实现更稳定的操作,可以满足车规产品对高可靠性的要求;第五,低功耗 MCU 的能效提高 5 倍,有些传感器是电池供电,FD-SOI 可以实现整个汽车的低功耗使用;第六,SOI 的工艺流程在设计中只需要更少的设计的研磨,产品上市时间更短,成本更有竞争力。

 

 

从切割工艺来看,Smart Cut 是 Soitec 的核心技术,其可以提高材料均匀性,降低材料的缺陷密度,以及使高质量的晶圆循环再利用。与传统硅 IGBT 器件相比,基于 Smart Cut 碳化硅衬底的产品性能大幅度提升。碳化硅主要应用在逆变器,纯电动动力总成核心器件就是逆变器,基于碳化硅的逆变器尺寸会减小 50%,重量会随之减轻,性能也会得到提升,而且碳化硅耐高温、耐高压,所以性能稳定,使用寿命也更长。Smart Cut 碳化硅技术可以使用和回收高品质碳化硅衬底,可以在循环使用的过程中保证供应链的稳定性。另外, Smart Cut 碳化硅的技术使缺陷密度显著降低,并且可以简化设备制造的流程。

 

从 1995 年到现在,今年预计有 60 亿台设备使用 Power-SOI 衬底,主要应用在电池管理系统,包括汽车的 D 类音频放大器、制动器领域。

 

张万鹏强调,“在目前整个汽车智能汽车领域大的趋势下,材料作为一个最基础的产品,对推动汽车的创新越来越重要。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,我们未来也继续希望扩大在这个领域的领导地位,希望能够为这个行业建立众多的行业标准,利用我们的优化衬底,帮助整个汽车行业向智能化发展。”

 

碳化硅从长期战略服务中国市场

市面上针对汽车的产品越来越多,很多供应商花费大量精力打造整体解决方案,Soitec 的战略不太相同。张万鹏解释,“现在的汽车产业已经不再是传统的汽车产业,实际上,汽车行业发生了结构性变化。我们有一整套的优化衬底,包括 FD-SOI、RF-SOI、POI、化合物、碳化硅和氮化镓,来应对未来汽车行业会遇到的挑战。但是汽车行业采用这些材料或者技术的过程是渐进性的。例如自动驾驶的 L1、L2,到未来的 L5 也是一个渐进的过程。在这个过程中,碳化硅、氮化镓,包括 5G 以及其他互联方案也是逐渐的被市场所接纳,不断地提升汽车的使用体验。我们对碳化硅的研发是着眼于未来,解决电动汽车未来所面临的问题和挑战,所以很多战略的考量更多是中期的,而不是短期的。”

 

 

虽然 SiC 在汽车上的应用前景现在得到了业界的一致认可,但很多用户对 SiC 器件的了解仍然是基于一些理论和简单测试,要加速新器件的普及,还需要很多工作。Thomas表示,首先汽车行业对基于 Smart Cut 技术的碳化硅解决方案非常感兴趣。在全球汽车市场,不管是欧洲、亚洲、中国还是美国的设备商、模块供应商、整车厂,都在广泛探讨和大规模部署碳化硅解决方案在下一代电动汽车中的应用。大家都希望未来能获得更多的碳化硅晶圆,良率、产能、质量是现在热烈讨论的话题。我们基于 Smart Cut 的解决方案也引起了广泛的关注。Soitec 很快会向关键客户发送第一批样品,相信未来的市场需求会非常大。

 

“Soitec 与整个的生态系统合作,既包括直接客户,也包括 OEM、设计公司等。通过这种方式,我们可以更好地理解整个市场,为客户提供实现目标的最好方法。我们进行 Smart Cut 为基础的碳化硅业务运营时,也遵循同样的方法。在汽车领域,我们与 Tier 1 到 Tier 3 整车厂已经有密切的合作,包括博世等整车厂。未来,我们会与中国的汽车产业加强合作,利用 SOI 技术更好地服务于中国的整车、部件市场。”最后补充。