ภาพรวมของพื้นผิวซอย

พื้นผิว SOI (ซิลิคอนออนฉนวน) เป็นโครงสร้างที่ชั้นฉนวนซิลิกอนออกไซด์ (SiO2) ถูกนำมาใช้ระหว่างชั้นซิลิคอนด้านบนกับพื้นผิวซิลิกอนและวงจรรวมถูกประดิษฐ์ขึ้นบนชั้นซิลิคอนบาง ๆ ด้านบน เทคโนโลยีการใช้วัสดุซอยเพื่อผลิตวงจรรวมนี้เรียกว่าเทคโนโลยีซอย

เทคโนโลยีหลักสามประการสำหรับการผลิตสารตั้งต้นในซอย

1. การแยกด้วยออกซิเจนที่ฝังไว้ (SIMOX)

2. ซอยพันธบัตรและจำหลัก (BESOI)

3. เทคโนโลยีตัดอัจฉริยะ

ข้อดีของสารตั้งต้นซอย

1. กระแสไฟรั่วของพื้นผิวต่ำ

การมีชั้นฉนวน SiO2 แยกทรานซิสเตอร์ออกจากซับสเตรตซิลิกอนที่อยู่ด้านล่างได้อย่างมีประสิทธิภาพ การแยกนี้จะช่วยลดกระแสไฟฟ้าที่ไม่ต้องการจากชั้นที่ใช้งานไปยังวัสดุพิมพ์ กระแสไฟรั่วจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ จึงช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของชิปได้อย่างมากในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง

2. ลดความจุของปรสิต

เนื่องจากการมีอยู่ของความจุของปรสิต ความล่าช้าเพิ่มเติมจึงเกิดขึ้นในการส่งสัญญาณอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ การใช้วัสดุในซอยเพื่อลดความจุของปรสิตเหล่านี้ถือเป็นเรื่องปกติในชิปความเร็วสูงหรือพลังงานต่ำ เมื่อเปรียบเทียบกับชิปทั่วไปที่ผลิตโดยใช้กระบวนการ CMOS ชิป SOI สามารถบรรลุความเร็วที่สูงขึ้น 15% และการใช้พลังงานลดลง 20%

3. การแยกเสียงรบกวน

ในการใช้งานสัญญาณผสม สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าที่เกิดจากวงจรดิจิทัลอาจรบกวนวงจรแอนะล็อกหรือความถี่วิทยุ (RF) ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบลดลง ชั้นฉนวน SiO2 ในโครงสร้างซอยจะแยกชั้นซิลิคอนที่ทำงานอยู่ออกจากซับสเตรต ดังนั้นจึงให้การแยกเสียงรบกวนโดยธรรมชาติ ซึ่งหมายความว่าสัญญาณรบกวนที่เกิดจากวงจรดิจิทัลสามารถป้องกันการแพร่กระจายผ่านซับสเตรตไปยังวงจรแอนะล็อกที่มีความละเอียดอ่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

พื้นที่ใช้งานของสารตั้งต้นซอย

1. ภาคสินค้าอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

เนื่องจากพื้นผิวซอยสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ได้อย่างมาก เช่น ตัวกรอง RF และเครื่องขยายกำลัง และให้การส่งสัญญาณเร็วขึ้นและสิ้นเปลืองพลังงานน้อยลง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตชิปสำหรับอุปกรณ์สวมใส่อัจฉริยะ เช่น นาฬิกาอัจฉริยะและอุปกรณ์ติดตามสุขภาพ และโมดูล RF front-end ของโทรศัพท์มือถือและแท็บเล็ต

2. อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์

เนื่องจากประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในการทนทานต่อสภาวะแม่เหล็กไฟฟ้าที่ซับซ้อน พื้นผิว SOI จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตชิปการจัดการพลังงานของยานยนต์และการใช้งานในระบบขับเคลื่อนอัตโนมัติ

3. ภาคการบินและอวกาศและการป้องกัน

พื้นผิว SOI มีความน่าเชื่อถือและความต้านทานต่อการรบกวนจากรังสีที่โดดเด่น และสามารถตอบสนองข้อกำหนดที่เข้มงวดของอุปกรณ์สื่อสารผ่านดาวเทียมและระบบอิเล็กทรอนิกส์ทางการทหารเพื่อความแม่นยำและความน่าเชื่อถือสูง

4. อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT)

ด้วยปริมาณข้อมูล IoT ที่เพิ่มสูงขึ้น ความต้องการการดำเนินงานที่มีต้นทุนต่ำและมีความแม่นยำสูงก็เพิ่มขึ้น ได้รับประโยชน์จากการใช้พลังงานต่ำและข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพสูง พื้นผิว SOI สอดคล้องกับข้อกำหนดของ IoT ได้อย่างสมบูรณ์แบบ และถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการผลิตชิปโหนดเซ็นเซอร์และชิปประมวลผลเอดจ์

5. อุปกรณ์การแพทย์แบบฝังในสาขาอิเล็กทรอนิกส์ทางการแพทย์

อุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องกระตุ้นหัวใจและตัวกระตุ้นระบบประสาท มีข้อกำหนดที่สูงมากสำหรับการใช้พลังงานต่ำและความเข้ากันได้ทางชีวภาพ การใช้พลังงานต่ำและความเสถียรของซับสเตรต SOI ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่ปลอดภัยในระยะยาวของอุปกรณ์ที่ฝัง ในขณะเดียวกันก็ลดผลกระทบต่อร่างกายของผู้ป่วยให้เหลือน้อยที่สุด