Преглед на SOI супстрати

SOI (Silicon-On-Insulator) супстрат е структура во која изолациониот слој од силициум оксид (SiO2) се внесува помеѓу горниот силиконски слој исиликонски супстрат, а интегрираните кола се изработуваат на горниот силиконски тенок слој. Оваа технологија на користење SOI материјали за производство на интегрирани кола се нарекува SOI технологија.

Трите главни технологии за производство на SOI супстрат

1. Одвојување со вграден кислород (SIMOX)

2. SOI за врзување и оградување (BESOI)

3. Технологија за паметно сечење.

Предностите на SOI подлогата

1. Ниска струја на истекување на подлогата

Присуството на изолационен слој SiO2 ефикасно го изолира транзисторот од основната силициумска подлога. Оваа изолација ја намалува несаканата струја од активниот слој до подлогата. Струјата на истекување се зголемува со температурата, со што значително се подобрува доверливоста на чипот во средини со висока температура.

2. Намален паразитски капацитет

Поради постоењето на паразитски капацитет, дополнителните доцнења неизбежно се случуваат во преносот на сигналот. Користењето SOI материјали за намалување на овие паразитски капацитети е вообичаена практика кај чиповите со голема брзина или со мала моќност. Во споредба со конвенционалните чипови произведени со CMOS процеси, SOI чиповите можат да постигнат 15% поголема брзина и 20% помала потрошувачка на енергија.

3. Изолација на бучава

Во апликациите со мешани сигнали, електричниот шум генериран од дигиталните кола може да пречи на аналогните или радиофреквентните кола (RF), што ќе доведе до намалување на вкупните перформанси на системот. Изолациониот слој SiO2 во структурата SOI го изолира активниот силиконски слој од подлогата, со што се обезбедува вродена изолација на бучавата. Ова значи дека бучавата генерирана од дигиталните кола може ефикасно да се спречи да се шири низ подлогата до чувствителните аналогни кола.

Области на примена на подлогата SOI

1. Сектор за потрошувачка електроника

БидејќиSOI супстратиможе значително да ги подобри перформансите на уредите како RF филтри и засилувачите за напојување и да постигне побрз пренос на сигнал и помала потрошувачка на енергија. Тие се широко користени во производството на чипови за паметни уреди за носење, како што се паметни часовници и уреди за следење на здравјето, и RF предни модули на мобилни телефони и таблети.

2. Автомобилска електроника

Благодарение на одличните перформанси за издржување на сложени електромагнетни услови, SOI подлогите се добро прилагодени за производство на чипови за управување со енергија во автомобилот и апликации во системите за автономно возење.

3. Воздухопловна и одбранбени сектори

Подлогите на SOI нудат извонредна доверливост и отпорност на пречки од зрачење и се способни да ги задоволат строгите барања на опремата за сателитска комуникација и воените електронски системи за висока прецизност и висока доверливост.

4. Интернет на нештата (IoT)

Со порастот на обемот на податоци за IoT, расте побарувачката за евтино и високопрецизно работење. Користејќи ги придобивките од ниската потрошувачка на енергија и предностите со високи перформанси, SOI супстратите совршено се усогласуваат со барањата на IoT и се опширно прифатени во производството на чипови со сензорски јазли и чипови за компјутерски рабови.

5. Медицински уреди за имплантирање во областа на медицинската електроника

Уредите како пејсмејкери и невростимулатори имаат исклучително високи барања за мала потрошувачка на енергија и биокомпатибилност. Ниската потрошувачка на енергија и стабилноста на подлогите за SOI може да обезбедат долгорочно безбедно функционирање на имплантираните уреди додека го минимизираат влијанието врз телото на пациентот.