Gambaran Umum Substrat SOI

Substrat SOI(Silicon-On-Insulator) adalah struktur di mana lapisan insulasi silikon oksida (SiO2) dimasukkan di antara lapisan silikon atas dan lapisansubstrat silikon, dan sirkuit terpadu dibuat pada lapisan tipis silikon atas. Teknologi penggunaan bahan SOI untuk pembuatan sirkuit terpadu disebut teknologi SOI.

Tiga teknologi utama untuk pembuatan substrat SOI

1. Pemisahan dengan oksigen yang ditanamkan (SIMOX)

2. SOI Ikatan dan Pengetsaan Kembali (BESOI)

3. Teknologi pemotongan cerdas.

Keuntungan dari substrat SOI

1. Arus Kebocoran Substrat Rendah

Kehadiran lapisan isolasi SiO2 secara efektif mengisolasi transistor dari substrat silikon di bawahnya. Isolasi ini mengurangi arus yang tidak diinginkan dari lapisan aktif ke substrat. Kebocoran arus meningkat seiring suhu, sehingga secara signifikan meningkatkan keandalan chip di lingkungan bersuhu tinggi.

2. Mengurangi Kapasitansi Parasit

Karena adanya kapasitansi parasit, penundaan tambahan pasti terjadi dalam transmisi sinyal. Menggunakan bahan SOI untuk mengurangi kapasitansi parasit ini adalah praktik umum pada chip berkecepatan tinggi atau berdaya rendah. Dibandingkan dengan chip konvensional yang diproduksi menggunakan proses CMOS, chip SOI dapat mencapai kecepatan 15% lebih tinggi dan konsumsi daya 20% lebih rendah.

3. Isolasi Kebisingan

Dalam aplikasi sinyal campuran, gangguan listrik yang dihasilkan oleh sirkuit digital dapat mengganggu sirkuit analog atau frekuensi radio (RF), yang akan menyebabkan penurunan kinerja sistem secara keseluruhan. Lapisan isolasi SiO2 dalam struktur SOI mengisolasi lapisan silikon aktif dari substrat, sehingga menghasilkan isolasi kebisingan yang melekat. Ini berarti bahwa kebisingan yang dihasilkan oleh sirkuit digital dapat secara efektif dicegah agar tidak merambat melalui substrat ke sirkuit analog yang sensitif.

Area Aplikasi substrat SOI

1. Sektor elektronik konsumen

SejakSubstrat SOIdapat secara signifikan meningkatkan kinerja perangkat seperti filter RF dan amplifier daya serta mencapai transmisi sinyal yang lebih cepat dan konsumsi daya yang lebih rendah. Mereka banyak digunakan dalam pembuatan chip untuk perangkat pintar yang dapat dipakai seperti jam tangan pintar dan perangkat pemantauan kesehatan, serta modul front-end RF pada ponsel dan tablet.

2. Elektronik otomotif

Berkat kinerja luar biasa untuk menahan kondisi elektromagnetik yang kompleks, substrat SOI sangat cocok untuk pembuatan chip manajemen daya otomotif dan aplikasi dalam sistem penggerak otonom.

3. Bidang kedirgantaraan dan pertahanan

Substrat SOI menawarkan keandalan dan ketahanan yang luar biasa terhadap gangguan radiasi, dan mampu memenuhi persyaratan ketat peralatan komunikasi satelit dan sistem elektronik militer untuk presisi tinggi dan keandalan tinggi.

4. Internet Segala (IoT)

Dengan meningkatnya volume data IoT, permintaan akan operasi berbiaya rendah dan presisi tinggi semakin meningkat. Dengan memanfaatkan konsumsi daya yang rendah dan keunggulan kinerja tinggi, substrat SOI sangat selaras dengan kebutuhan IoT dan diadopsi secara luas dalam pembuatan chip node sensor dan chip komputasi tepi.

5. Alat Kesehatan Implan Bidang Elektronika Medis

Perangkat seperti alat pacu jantung dan neurostimulator memiliki persyaratan yang sangat tinggi untuk konsumsi daya yang rendah dan biokompatibilitas. Konsumsi daya yang rendah dan stabilitas substrat SOI dapat memastikan pengoperasian perangkat implan yang aman dalam jangka panjang sekaligus meminimalkan dampaknya pada tubuh pasien.