SOI субстраттарына шолу

SOI (Silicon-On-Insulator) субстраты – кремний оксиді (SiO2) оқшаулағыш қабаты кремнийдің үстіңгі қабаты мен кремний қабаты арасына енгізілген құрылым.кремний субстрат, және интегралды схемалар кремнийдің үстіңгі жұқа қабатында жасалады. Интегралдық схемаларды өндіру үшін SOI материалдарын пайдаланудың бұл технологиясы SOI технологиясы деп аталады.

SOI субстратын өндірудің үш негізгі технологиясы

1. Имплантацияланған оттегі (SIMOX) арқылы бөлу

2. Облигация және кері байланыс SOI (BESOI)

3. Smart-cut технологиясы.

SOI субстратының артықшылықтары

1. Төмен субстрат ағып кету тогы

SiO2 оқшаулағыш қабатының болуы транзисторды астындағы кремний субстратынан тиімді оқшаулайды. Бұл оқшаулау белсенді қабаттан субстратқа қажетсіз токты азайтады. Ағып кету тогы температураға қарай артады, осылайша жоғары температуралы ортада чиптің сенімділігін айтарлықтай жақсартады.

2. Паразиттік сыйымдылықтың төмендеуі

Паразиттік сыйымдылықтың болуына байланысты сигнал беруде қосымша кешігулер сөзсіз болады. Осы паразиттік сыйымдылықтарды азайту үшін SOI материалдарын пайдалану жоғары жылдамдықты немесе төмен қуатты чиптерде кең таралған тәжірибе болып табылады. CMOS процестері арқылы жасалған кәдімгі чиптермен салыстырғанда, SOI чиптері 15% жоғары жылдамдыққа және 20% төмен қуат тұтынуға қол жеткізе алады.

3. Шуды оқшаулау

Аралас сигналды қолданбаларда сандық схемалар тудыратын электрлік шу аналогтық немесе радиожиілік (RF) тізбектеріне кедергі келтіруі мүмкін, бұл жалпы жүйе өнімділігінің төмендеуіне әкеледі. SOI құрылымындағы SiO2 оқшаулағыш қабаты субстраттан белсенді кремний қабатын оқшаулайды, осылайша өзіне тән шуды оқшаулауды қамтамасыз етеді. Бұл сандық схемалар тудыратын шудың субстрат арқылы сезімтал аналогтық схемаға таралуын тиімді болдырмауға болатындығын білдіреді.

SOI субстратының қолдану аймақтары

1. Тұрмыстық электроника секторы

беріSOI субстраттарырадиожиілік сүзгілері мен қуат күшейткіштері сияқты құрылғылардың жұмысын айтарлықтай жақсартып, сигналдың жылдам берілуіне және қуатты аз тұтынуға қол жеткізе алады. Олар смарт сағаттар мен денсаулықты бақылау құрылғылары, ұялы телефондар мен планшеттердің RF алдыңғы модульдері сияқты смарт киілетін құрылғылар үшін чип өндірісінде кеңінен қолданылады.

2. Автомобиль электроникасы

Күрделі электромагниттік жағдайларға төтеп беретін тамаша өнімділігінің арқасында SOI субстраттары автомобиль қуатын басқару микросхемаларын өндіруге және автономды жүргізу жүйелеріндегі қолданбаларға өте қолайлы.

3. Аэроғарыш және қорғаныс секторлары

SOI субстраттары керемет сенімділік пен радиациялық кедергілерге төзімділікті ұсынады және жоғары дәлдік пен жоғары сенімділік үшін спутниктік байланыс жабдығы мен әскери электрондық жүйелердің қатаң талаптарына жауап бере алады.

4. Интернет заттары (IoT)

IoT деректерінің көлемінің өсуімен төмен бағамен және жоғары дәлдікпен жұмыс істеуге сұраныс артып келеді. Төмен қуатты тұтынуды және жоғары өнімділік артықшылықтарын пайдалана отырып, SOI субстраттары IoT талаптарына тамаша сәйкес келеді және сенсорлық түйін микросхемалары мен шеттік есептеу чиптерін өндіруде кеңінен қолданылады.

5. Медициналық электроника саласындағы имплантацияланатын медициналық құрылғылар

Кардиостимуляторлар және нейростимуляторлар сияқты құрылғылар аз қуат тұтыну және биоүйлесімділік үшін өте жоғары талаптарға ие. Төмен қуат тұтынуы және SOI субстраттарының тұрақтылығы емделушінің денесіне әсерін барынша азайта отырып, имплантацияланатын құрылғылардың ұзақ мерзімді қауіпсіз жұмысын қамтамасыз ете алады.