Soitec CEO：FD-SOI优化衬底实现AIoT和5G革命

来源:EET发布时间:2021-05-11714浏览

在2018全球CEO峰会上，Soitec公司CEO Paul Boudre先生发表了题为“实现AIoT和5G革命的工程衬底（Engineered substrates – enabling the AIoT 5G revolutions）”的主题演讲。内容涵盖：通过工程衬底支持中国的智能愿景；人工智能（AI）是物联网的催化剂——AIoT时代；工程衬底对于提供5G来说至关重要。

Soitec CEO Paul Boudre

通过工程衬底支持中国的智能愿景

Boudre先生指出，中国正在全面部署“中国制造2025”，希望能把中国建设成为制造业强国。这个项目涵盖10个关键领域，如下图所示。

中国对5G和人工智能进行了巨额投资，可以看到这些领域会有很好的发展前景。例如，在5G网络的基础设施建设上，中国的投资成本超过美国24亿美元。中国在众多方面都进行了投资，与此同时也将半导体行业作为5G建设的重点来发展。

中国正在计划引领5G部署。如中国移动的5G路线规划图所示，到2020年其将部署1万多个站点。中国将在sub-6GHz频段为5G分配多达500MHz频谱。在这个频段只需进行少量投资就可以满足相应要求，因此可以实现快速部署。这是中国的现状以及未来的引领方向。

“我们希望提醒大家选择最适合的工程衬底。”Boudre说。例如，在法国，要想生产非常好的酒，就必须要有很好的生产线，必须根据不同的酒类选择不同的东西。也要注意它的土壤情况，因为良好的土壤是生产好的作物、最后生产良好酒类的必要条件。同样，这个概念也可以延伸到衬底材料中。对于不同的半导体应用来说，要有非常好的衬底，才能支撑其在实现功能方面的优势。

当讨论相关的工程衬底优化的时候，需要了解从1985年到现在超过30年的材料创新历史。“我们不断努力进行创新研发，发现新的材料，不断改进工程衬底的性能。可以说这是一种革命。”Boudre说，“从1985年到2015年有很多的发展，很多元素都加入了进来，当然，我们现在仍然在高速发展之中。”

基于Smart Cut技术的衬底如下图所示。“我们现在把这些材料结合在一起。对于将晶体叠加到晶体（晶格不兼容）以及非晶材料上的情况，我们可以达成超薄、高度均匀层的设计。这样的工程衬底能达到很好的性能。与此同时，我们的技术实现了衬底的优化和绝缘层的整合，比如SOI（绝缘硅）。我们把绝缘硅应用上来，如下面的分析图所示，分为三层，天然氧化物、结晶硅和氧化层，中间的结晶硅达到3.8nm的厚度。通过这样的设计结构可以达成非常好的性能。”Boudre解释道。

Soitec提供全系列的工程衬底，涵盖多个领域和应用模式，包括射频前端模块等等，可以应用在智能手机。“不管你用什么样的智能手机，都可以应用我们相关的产品和技术，能够达成非常好的性能。与此同时，我们也不断与我们的客户进行联系和沟通，从他们那里获取最新的信息，了解他们所面临的问题，以便针对这些问题进行个性化的解决。”Boudre指出。

人工智能（AI）是物联网的催化剂——AIoT时代

现在有数以千计的项目都在围绕人工智能和5G，这是人类发展的下一代核心技术。5G网络是支撑我们未来技术发展的基础。

什么是人工智能？实际上它是将数据转化为有用的信息。建立这样的网络能够为我们建立全新的世界，让我们更好地理解这个世界。比如说区分苹果和其他事物，将人的语音从其他振动波中区分出来。人工智能需要有很好的CPU芯片来支撑，这样才能支撑这些技术和最终功能的实现。

人工智能技术发展已经发生了很大的变化并取得了很多的突破。比如到成熟阶段，我们甚至可以看到像人类一样提供服务的机器人。与此同时，它也会影响我们人类与智能手机的互动过程。

那么，人工智能下一阶段的挑战又是什么呢？下一个挑战是人工智能推理向边缘发展，需要低功耗的解决方案。人工智能涉及非常边缘、边缘和云这三种不同解决方案。边缘化发展需要非常安全并且具有保障性的低功耗解决方案。“低功耗是整个等式中非常重要的一环。我们还有很多工作需要去做。我们通过种种方式降低功耗，提升性能，我想这一切的努力都是值得的。”Boudre表示。

那么当前的技术进展如何以及将来又到底该走向何方？在未来，IoT和AI将会更好地融合，从而引发一场新的革命。这场新的革命需要我们共同的参与。这场革命也将比以往的革命来得更猛烈一些。

FD-SOI将在这场革命中扮演重要角色。FD-SOI优化的衬底将为AI和IoT的融合提供能量。FD-SOI可以提高能效，而使整个解决方案的有效性提高。对于某些技术节点来说，通过在超低功耗上运用体偏压技术，可以获得更好的能效。下图对性能和能效的关系做了分析，FD-SOI在不同的性能下有不同的能效表现。FD-SOI是非常好的一种创新，可以帮助我们推动AI芯片的发展。

AIoT的演进非常地快，也有很多丰富的应用。例如，我们希望实现始终在线监控、AI防盗、智能唤醒、始终在线并采用电池供电、本地语音推理以及自动异常检测等等。有很多例子可以证明FD-SOI在助力AIoT革命。

目前，市场上已推出第一代AI芯片。例如，NXP的i.MX RT600跨界处理器基于FD-SOI设计，适用于在边缘实现机器学习和人工智能功能。这种新的技术可以在未来为我们带来更多的可能性。Lattice基于FD-SOI开发了新一代始终在线的FPGA低功耗机器学习推理芯片。设计人员可以用它来设计小尺寸并且性能很高的AI设备，而又不违反占位面积和散热管理限制。FD-SOI在中国也有很多好的开发项目。

工程衬底对于提供5G来说至关重要

FD-SOI对于5G的实施也有重大的意义。人们都说5G会改变人类的未来。未来我们要满足更多的需求，而AI与5G将是下一个核心。在人类发展的进程中，AI和5G是必然的趋势。

到那时，我们会有更灵活、更智能的网络。LTE和WiFi将继续存在，频率在3GHz左右。5G将部署在毫米波这一更高的频段上。因为频率提高，波长就会更短。

5G网络相比当前的网络，所承载的内容将多出许多。那么当今4G网络中优化的衬底到底是如何应用的呢？ FD-SOI在全球的4G带宽和核心网等很多领域都有使用（如下图中的蓝色字体）。而5G会给我们带来很多新的机会。5G互联世界中需要进一步推广优化的衬底。在5G时代FD-SOI会有更多的应用，例如毫米波，其在5G时代是必然的发展选择。FD-SOI mmW在 5G时代将会对核心网和接入网等等提供支持。这在中国有很多机会，中国可以按照这个方向建立完整的生态系统。

从整体上看，5G是个非常复杂的生态系统。成功的部署需要整个生态系统中的各方通力协作，需要依托国家的大环境，需要建立很多合作伙伴关系，在当地需要有生产、需要有分销、需要有工程，还要有网络供应商的参与。在中国，中国移动对于5G的发展非常地给力。在OEM方面，中国也有很多很好的公司，包括华为、OPPO和中兴等等。在5G无晶圆厂、IDM公司和设计公司方面，中国也有很多出名的公司。在晶圆代工方面也有很多优秀的公司。