Обзор подложек КНИ

Подложка SOI (кремний на изоляторе) представляет собой структуру, в которой изолирующий слой оксида кремния (SiO2) вводится между верхним слоем кремния икремниевая подложка, а интегральные схемы изготавливаются на верхнем тонком слое кремния. Эта технология использования материалов КНИ для изготовления интегральных схем называется технологией КНИ.

Три основные технологии изготовления подложки КНИ

1. Разделение имплантированным кислородом (SIMOX).

2. Бонд и протравливание SOI (BESOI)

3. Технология Smart-cut.

Преимущества подложки SOI

1. Низкий ток утечки подложки.

Наличие изолирующего слоя SiO2 эффективно изолирует транзистор от нижележащей кремниевой подложки. Эта изоляция уменьшает нежелательный ток от активного слоя к подложке. Ток утечки увеличивается с ростом температуры, что значительно повышает надежность чипа в условиях высоких температур.

2. Уменьшение паразитной емкости.

Из-за существования паразитной емкости при передаче сигнала неизбежно возникают дополнительные задержки. Использование материалов SOI для уменьшения этих паразитных емкостей является обычной практикой в ​​​​быстродействующих или маломощных микросхемах. По сравнению с обычными чипами, изготовленными с использованием КМОП-процессов, чипы SOI могут достигать на 15 % более высокой скорости и на 20 % меньшего энергопотребления.

3. Шумоизоляция

В приложениях со смешанными сигналами электрический шум, создаваемый цифровыми схемами, может мешать аналоговым или радиочастотным (РЧ) схемам, что приведет к снижению общей производительности системы. Изолирующий слой SiO2 в структуре КНИ изолирует активный кремниевый слой от подложки, обеспечивая тем самым собственную шумоизоляцию. Это означает, что можно эффективно предотвратить распространение шума, создаваемого цифровыми схемами, через подложку к чувствительным аналоговым схемам.

Области применения подложки КНИ

1. Сектор бытовой электроники

СКНИ-подложкиможет значительно улучшить производительность таких устройств, как радиочастотные фильтры и усилители мощности, а также добиться более быстрой передачи сигнала и снижения энергопотребления. Они широко используются в производстве чипов для интеллектуальных носимых устройств, таких как умные часы и устройства мониторинга здоровья, а также в радиочастотных интерфейсных модулях мобильных телефонов и планшетов.

2. Автомобильная электроника

Благодаря отличным характеристикам, позволяющим противостоять сложным электромагнитным условиям, подложки SOI хорошо подходят для производства автомобильных микросхем управления питанием и приложений в системах автономного вождения.

3. Аэрокосмическая и оборонная отрасли

Подложки КНИ обеспечивают исключительную надежность и устойчивость к радиационным помехам и способны удовлетворить строгие требования оборудования спутниковой связи и военных электронных систем к высокой точности и высокой надежности.

4. Интернет вещей (IoT)

С ростом объема данных Интернета вещей растет спрос на недорогие и высокоточные операции. Благодаря низкому энергопотреблению и высокой производительности подложки SOI идеально соответствуют требованиям Интернета вещей и широко применяются в производстве микросхем сенсорных узлов и микросхем периферийных вычислений.

5. Имплантируемые медицинские устройства в области медицинской электроники

К таким устройствам, как кардиостимуляторы и нейростимуляторы, предъявляются чрезвычайно высокие требования к низкому энергопотреблению и биосовместимости. Низкое энергопотребление и стабильность подложек КНИ позволяют обеспечить длительную безопасную работу имплантируемых устройств при минимизации воздействия на организм пациента.