不同SOI晶圓技術發展，提供元件多元應用機會

在半導體線寬微縮的趨勢帶動下，大眾目光逐漸投射於FD-SOI與FinFET的技術比較，但SOI晶圓應用卻不只於此，可使用的元件範圍十分廣泛，例如通訊射頻前端的RF-SOI應用、高功率Power-SOI元件、光通訊Photonics-SOI技術等。

依現行SOI晶圓市佔情形來看，通訊射頻前端RF-SOI應用佔整體SOI晶圓銷售額6成左右、高功率Power-SOI元件佔比約2成，其餘由FD-SOI及其他技術應用領域囊括。

Photonics-SOI與Imager-SOI雖屬小眾市場，未來技術發展可期

由於SOI晶圓獨特的結構特性(Si/SiO2(Buried Oxide)/Si Substrate)，使得元件應用的可能性變得多元，例如物聯網(IoT)、車用晶元、光通訊與射頻前端等領域，而為了實現不同產品需求，針對結構上進行調整與設計之SOI晶圓相繼而生。

舉例來說，光通訊使用的Photonics-SOI晶圓在硅光計劃中具有舉足輕重地位，其結構主要由本來的SOI晶圓上，經特殊加工法設計需要之形貌，再讓最上層的Si層形成一層SiO2氧化層，以實現光通訊傳輸所需之架構。

在此架構下，當雷射光穿透Si層時，由於SiO2與Si材料間的反射率差異，使得光線被束縛於Si層中，達到如同直線般傳輸效果，因此相較於傳統金屬之電子訊號傳遞，能夠有效提升整體傳輸速率並降低訊號干擾。

另外，關於Imager-SOI技術之應用，主要以NIR(Near-infrared，近紅外線)影像感測器為需求，藉由SOI結構特性，使光捕獲之量子效應得以提升，並減少由於像素隔離之干擾，以此提高3D感測的運算效率。

整體而言，Photonics-SOI與Imager-SOI技術屬於小眾市場、需求量不大，目前市佔率仍偏小，後續還有待技術的持續開發以拓展市場。

Power-SOI與RF-SOI的應用範圍擴大，持續拓展整體市佔率

依現行SOI市佔情形，將由RF-SOI與Power-SOI技術為主要；其中，若以高功率使用條件，由於Power-SOI晶圓加厚Buried Oxide結構(0.4-1μm)，使得Buried Oxide有效克服高電壓可能穿透元件的問題，實現功率元件使用上的穩定性，因此非常適合用於車用元件、智慧工業功率元件中。

目前SOI市佔率約有6成的RF-SOI技術，結構上除了有Si層、Buried Oxide與高阻抗Si基板(High Resistivity Silicon)，更於晶圓結構中添加多晶硅材料(Polysilicon)作為高捕捉層(Trap Rich layer)之用途，使得高頻使用下能捕捉溢散於元件中的電子，提高射頻元件的使用表現。

整體而言，現行的低噪音放大器(Low Noise Amplifier，LNA)、開關(Switch)大多採用RF-SOI技術作為開發基礎，而GlobalFoundries在130nm、45nm之RF-SOI製程開發上，表現最為積極，因此射頻元件使用於RF-SOI技術，未來在5G通訊市場持續發展下，可望提高整體產量及市佔率。

文丨拓墣產業研究院 王尊民

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