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什么是SOI硅片?
时间:2025-06-24    发布人:admin    点击数:0
SOI(绝缘体上硅)硅片以其独特的 "顶层硅 - 埋氧层 - 基底硅" 三明治结构,彻底改变了传统体硅的性能瓶颈。顶层硅(几十纳米至几微米)作为器件层,承担晶体管等核心元件的制造;中间的二氧化硅埋氧层(0.05-15μm)通过物理隔离大幅降低寄生效应,使漏电流减少 70% 以上;底层硅衬底(100-500μm)则提供机械支撑,确保晶圆的稳定性。
这种结构设计带来的技术优势,通过三种主流制备工艺实现:
SIMOX 注氧隔离技术:通过高能氧离子注入形成埋氧层,经高温退火修复晶格缺陷,适用于航空航天等对可靠性要求极高的领域。
Smart Cut 智能剥离技术:利用氢离子注入实现精准硅层转移,可将顶层硅厚度控制在 10nm 以内,成为射频前端(RF-SOI)的标准工艺,支撑全球每年 12 亿部智能手机的 5G 通信需求。
SIMBOND 注氧键合技术:中国新傲科技独创的混合工艺,结合注氧隔离与键合减薄,使顶硅均匀性提升 30%,埋氧层质量达到国际领先水平,已应用于新能源汽车的动力控制系统。
相较于传统体硅,SOI 在速度 - 功耗平衡上展现出颠覆性优势:
  • 高速运行:寄生电容降低 40%,开关速度提升 25%,22nm FD-SOI 工艺性能接近 FinFET,而制造成本降低 30%。
  • 超低功耗:绝缘层设计使漏电流减少 90%,动态功耗降低 30-50%,在智能手机处理器中可延长续航时间 20% 以上。
  • 高可靠性:抗辐射能力提升 10 倍,在 - 40℃至 150℃宽温域下仍能稳定工作,满足汽车电子对极端环境的严苛要求。
这种性能突破在具体应用中体现为:
  • 射频领域:RF-SOI 支撑 5G 手机射频前端模组,Sub-6GHz 频段用量较 4G 增加 60%,毫米波天线系统推动单芯片 SOI 含量提升至 120mm²。
  • 功率器件:Power SOI 在新能源汽车电驱系统中,配合 IGBT 及 SiC MOSFET 实现高效能量转换,单车芯片用量是燃油车的 2 倍以上。
  • 逻辑电路:FD-SOI 在物联网设备中实现超低功耗运行,格芯 22FDX 平台已吸引 30 家 IP 合作伙伴,支持边缘计算的安全可靠部署。
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