A SOI szubsztrátumok áttekintése

A SOI (Silicon-On-Insulator) szubsztrát olyan szerkezet, amelyben egy szilícium-oxid (SiO2) szigetelőréteg van a felső szilíciumréteg és aszilícium szubsztrát, és integrált áramkörök készülnek a felső szilícium vékonyrétegen. Ezt a SOI-anyagok integrált áramkörök gyártására történő felhasználásának technológiáját SOI-technológiának nevezik.

A SOI szubsztrát gyártásának három fő technológiája

1. Elválasztás beültetett oxigénnel (SIMOX)

2. Kötés és visszamarás SOI (BESOI)

3. Smart-cut technológia.

A SOI szubsztrát előnyei

1. Alacsony szubsztrát szivárgó áram

A SiO2 szigetelőréteg jelenléte hatékonyan elszigeteli a tranzisztort az alatta lévő szilícium hordozótól. Ez az elszigetelés csökkenti a nem kívánt áramot az aktív rétegből a hordozóba. A szivárgási áram a hőmérséklettel nő, így jelentősen javul a chip megbízhatósága magas hőmérsékletű környezetben.

2. Csökkentett parazita kapacitás

A parazita kapacitás megléte miatt a jelátvitel során elkerülhetetlenül jelentkeznek további késések. A SOI anyagok használata ezen parazita kapacitások csökkentésére általános gyakorlat a nagy sebességű vagy kis teljesítményű chipeknél. A CMOS eljárásokkal gyártott hagyományos chipekhez képest a SOI chipek 15%-kal nagyobb sebességet és 20%-kal alacsonyabb energiafogyasztást tudnak elérni.

3. Zajszigetelés

Vegyes jelű alkalmazásokban a digitális áramkörök által generált elektromos zaj zavarhatja az analóg vagy rádiófrekvenciás (RF) áramköröket, ami a rendszer általános teljesítményének csökkenéséhez vezet. A SOI szerkezetben lévő SiO2 szigetelő réteg elszigeteli az aktív szilícium réteget a hordozótól, így eredendő zajszigetelést biztosít. Ez azt jelenti, hogy a digitális áramkörök által generált zaj hatékonyan megakadályozható, hogy a hordozón keresztül továbbterjedjen az érzékeny analóg áramkörökre.

A SOI szubsztrátum alkalmazási területei

1. Szórakoztatói elektronikai szektor

MivelSOI szubsztrátokjelentősen javíthatja az olyan eszközök teljesítményét, mint az RF szűrők és teljesítményerősítők, és gyorsabb jelátvitelt és alacsonyabb energiafogyasztást érhet el. Széles körben használják az intelligens hordható eszközök, például okosórák és állapotfigyelő eszközök chipgyártásában, valamint mobiltelefonok és táblagépek RF front-end moduljaiban.

2. Autóelektronika

Az összetett elektromágneses körülményeknek ellenálló kiváló teljesítménynek köszönhetően a SOI szubsztrátumok kiválóan alkalmasak autóipari energiagazdálkodási chipek gyártására és az autonóm vezetési rendszerek alkalmazásaira.

3. Repülési és védelmi ágazatok

A SOI szubsztrátumok figyelemre méltó megbízhatóságot és sugárzási interferenciával szembeni ellenállást kínálnak, és képesek megfelelni a műholdas kommunikációs berendezések és katonai elektronikus rendszerek szigorú követelményeinek a nagy pontosság és a nagy megbízhatóság érdekében.

4. A dolgok internete (IoT)

Az IoT adatmennyiség növekedésével az alacsony költségű és nagy pontosságú üzemeltetés iránti igény nő. Az alacsony energiafogyasztás és a nagy teljesítmény előnyeit kihasználva a SOI szubsztrátumok tökéletesen illeszkednek az IoT követelményeihez, és széles körben alkalmazzák őket a szenzorcsomópont-chipek és az élszámítási chipek gyártásában.

5. Beültethető orvosi eszközök az orvosi elektronikai területen

Az olyan eszközöknek, mint a szívritmus-szabályozók és a neurostimulátorok rendkívül magas követelményeket támasztanak az alacsony energiafogyasztás és a biokompatibilitás tekintetében. A SOI szubsztrátok alacsony energiafogyasztása és stabilitása biztosíthatja a beültethető eszközök hosszú távú biztonságos működését, miközben minimálisra csökkenti a páciens testére gyakorolt ​​hatást.