Uma visão geral dos substratos SOI

O substrato SOI (Silicon-On-Insulator) é uma estrutura na qual uma camada isolante de óxido de silício (SiO2) é introduzida entre uma camada superior de silício e umsubstrato de silício, e os circuitos integrados são fabricados na camada fina superior de silício. Esta tecnologia de utilização de materiais SOI para fabricar circuitos integrados é chamada de tecnologia SOI.

As três principais tecnologias para fabricação de substrato SOI

1. Separação por oxigênio implantado (SIMOX)

2. SOI de ligação e gravação (BESOI)

3. Tecnologia de corte inteligente.

As vantagens do substrato SOI

1. Baixa corrente de vazamento do substrato

A presença de uma camada isolante de SiO2 isola efetivamente o transistor do substrato de silício subjacente. Este isolamento reduz a corrente indesejada da camada ativa para o substrato. A corrente de fuga aumenta com a temperatura, melhorando significativamente a confiabilidade do chip em ambientes de alta temperatura.

2. Capacitância Parasitária Reduzida

Devido à existência de capacitância parasita, atrasos adicionais são inevitavelmente incorridos na transmissão do sinal. O uso de materiais SOI para reduzir essas capacitâncias parasitas é uma prática comum em chips de alta velocidade ou baixa potência. Comparados aos chips convencionais fabricados com processos CMOS, os chips SOI podem atingir velocidade 15% maior e consumo de energia 20% menor.

3. Isolamento de ruído

Em aplicações de sinais mistos, o ruído elétrico gerado pelos circuitos digitais pode interferir nos circuitos analógicos ou de radiofrequência (RF), o que levará a uma diminuição no desempenho geral do sistema. A camada isolante de SiO2 na estrutura SOI isola a camada ativa de silício do substrato, proporcionando assim um isolamento de ruído inerente. Isto significa que o ruído gerado pelos circuitos digitais pode ser efetivamente impedido de se propagar através do substrato para os circuitos analógicos sensíveis.

As áreas de aplicação do substrato SOI

1. Setor de eletrônicos de consumo

DesdeSubstratos SOIpode melhorar significativamente o desempenho de dispositivos como filtros de RF e amplificadores de potência e obter uma transmissão de sinal mais rápida e menor consumo de energia. Eles são amplamente utilizados na fabricação de chips para dispositivos vestíveis inteligentes, como smartwatches e dispositivos de monitoramento de saúde, e módulos front-end de RF de telefones celulares e tablets.

2. Eletrônica automotiva

Graças ao excelente desempenho para suportar condições eletromagnéticas complexas, os substratos SOI são adequados para a fabricação de chips de gerenciamento de energia automotiva e aplicações em sistemas de direção autônomos.

3. Setores aeroespacial e de defesa

Os substratos SOI oferecem notável confiabilidade e resistência à interferência de radiação e são capazes de atender aos rigorosos requisitos de equipamentos de comunicação via satélite e sistemas eletrônicos militares para alta precisão e alta confiabilidade.

4. Internet das Coisas (IoT)

Com o aumento no volume de dados de IoT, a demanda por operações de baixo custo e alta precisão está crescendo. Beneficiando-se do baixo consumo de energia e das vantagens de alto desempenho, os substratos SOI se alinham perfeitamente aos requisitos da IoT e são amplamente adotados na fabricação de chips de nós sensores e chips de computação de ponta.

5. Dispositivos Médicos Implantáveis ​​na Área de Eletrônica Médica

Dispositivos como marca-passos e neuroestimuladores possuem requisitos extremamente elevados de baixo consumo de energia e biocompatibilidade. O baixo consumo de energia e a estabilidade dos substratos SOI podem garantir a operação segura a longo prazo dos dispositivos implantáveis, ao mesmo tempo que minimizam o impacto no corpo do paciente.