Yarımkeçiricilər informasiya əsrinin təməl daşı kimi xidmət edir, hər bir maddi iterasiya insan texnologiyasının sərhədlərini yenidən müəyyənləşdirir. Birinci nəsil silikon əsaslı yarımkeçiricilərdən tutmuş bugünkü dördüncü nəsil ultra geniş diapazonlu materiallara qədər hər bir təkamül sıçrayışı rabitə, enerji və hesablama sahəsində transformativ irəliləyişlərə səbəb olmuşdur. Mövcud yarımkeçirici materialların xüsusiyyətlərini və nəsil keçid məntiqini təhlil edərək, bu rəqabətli arenada Çinin strateji yollarını araşdırarkən beşinci nəsil yarımkeçiricilər üçün potensial istiqamətləri proqnozlaşdıra bilərik.
I. Dörd yarımkeçirici nəslin xüsusiyyətləri və təkamül məntiqi
Birinci nəsil yarımkeçiricilər: Silikon-germanium təməli dövrü
Xüsusiyyətlər: Silikon (Si) və germanium (Ge) kimi elementar yarımkeçiricilər qənaətcillik və yetkin istehsal prosesləri təklif edir, lakin dar bant boşluqlarından (Si: 1,12 eV; Ge: 0,67 eV) əziyyət çəkir, gərginliyə dözümlülük və yüksək tezlik performansını məhdudlaşdırır.
Tətbiqlər: İnteqrasiya edilmiş sxemlər, günəş batareyaları, aşağı gərginlikli/aşağı tezlikli cihazlar.
Keçid Sürücüsü: Optoelektronikada yüksək tezlikli/yüksək temperatur performansına artan tələbat silikonun imkanlarını üstələdi.
İkinci nəsil yarımkeçiricilər: III-V birləşmə inqilabı
Xüsusiyyətlər: Qallium arsenid (GaAs) və indium fosfid (InP) kimi III-V birləşmələri daha geniş bant boşluqlarına (GaAs: 1.42 eV) və RF və fotonik tətbiqlər üçün yüksək elektron hərəkətliliyinə malikdir.
Tətbiqlər: 5G RF cihazları, lazer diodları, peyk rabitəsi.
Çətinliklər: Material çatışmazlığı (indium bolluğu: 0,001%), zəhərli elementlər (arsen) və yüksək istehsal xərcləri.
Keçid Sürücüsü: Enerji/güc tətbiqləri daha yüksək parçalanma gərginliyi olan materiallar tələb edirdi.
Üçüncü nəsil yarımkeçiricilər: Geniş diapazonlu enerji inqilabı
Xüsusiyyətlər: Silikon karbid (SiC) və qallium nitridi (GaN) üstün istilik keçiriciliyi və yüksək tezlikli xüsusiyyətləri ilə >3eV (SiC:3.2eV; GaN:3.4eV) bant boşluqları verir.
Tətbiqlər: EV güc aqreqatları, PV çeviriciləri, 5G infrastrukturu.
Üstünlüklər: 50%+ enerji qənaəti və silikonla müqayisədə ölçülərin 70% kiçilməsi.
Keçid Sürücüsü: AI/kvant hesablamaları ifrat performans göstəricilərinə malik materiallar tələb edir.
Dördüncü Nəsil Yarımkeçiricilər: Ultra Geniş Bölmə Sərhədi
Xarakteristikalar: Qallium oksidi (Ga₂O₃) və almaz (C) 4.8eV-ə qədər diapazon aralığına nail olur, bu da ultra aşağı müqaviməti kV-sinif gərginlik tolerantlığı ilə birləşdirir.
Tətbiqlər: Ultra yüksək gərginlikli IC-lər, dərin UV detektorları, kvant rabitəsi.
Sıxıntılar: Ga₂O₃ cihazları >8kV-ya tab gətirir, SiC-nin səmərəliliyini üç dəfə artırır.
Təkamül məntiqi: Fiziki məhdudiyyətləri aşmaq üçün kvant miqyaslı performans sıçrayışları lazımdır.
I. Beşinci Nəsil Yarımkeçirici Trendlər: Kvant Materialları və 2D Arxitekturaları
Potensial inkişaf vektorlarına aşağıdakılar daxildir:
1. Topoloji izolyatorlar: Kütləvi izolyasiya ilə səth keçiriciliyi sıfır itkisiz elektronikaya imkan verir.
2. 2D Materiallar: Qrafen/MoS₂ THz tezliyinə cavab və çevik elektronika uyğunluğu təklif edir.
3. Kvant Nöqtələri və Fotonik Kristallar: Bandgap mühəndisliyi optoelektronik-istilik inteqrasiyasına imkan verir.
4. Bio-Yarımkeçiricilər: DNT/protein əsaslı öz-özünə yığılan materiallar biologiya və elektronikanı birləşdirir.
5. Əsas Sürücülər: Süni intellekt, beyin-kompüter interfeysləri və otaq temperaturunda super keçiricilik tələbləri.
II. Çinin Yarımkeçirici İmkanları: İzləyicidən Liderə
1. Texnologiya sıçrayışları
• 3-cü nəsil: 8 düymlük SiC substratlarının kütləvi istehsalı; BYD avtomobillərində avtomobil dərəcəli SiC MOSFETlər
• 4-cü Nəsil: XUPT və CETC46 tərəfindən 8 düymlük Ga₂O₃ epitaksi nailiyyətləri
2. Siyasət Dəstəyi
• 14-cü Beşillik planda 3-cü nəsil yarımkeçiricilərə üstünlük verilir
• Əyalət yüz milyard yuanlıq sənaye fondları yaradıldı
• 6-8 düymlük GaN cihazları və Ga₂O₃ tranzistorlar 2024-cü ildə ən yaxşı 10 texnoloji irəliləyişlər siyahısına daxil edilib
III. Çağırışlar və Strateji Həllər
1. Texniki darboğazlar
• Kristal artımı: Böyük diametrli budalar üçün aşağı məhsuldarlıq (məsələn, Ga₂O₃ krekinq)
• Etibarlılıq Standartları: Yüksək güclü/yüksək tezlikli yaşlanma testləri üçün müəyyən edilmiş protokolların olmaması
2. Təchizat Zənciri Boşluqları
• Avadanlıq: SiC kristal yetişdiriciləri üçün <20% yerli məzmun
• Qəbul: İdxal edilmiş komponentlər üçün aşağı axın üstünlükləri
3. Strateji Yollar
• Sənaye-Akademiya Əməkdaşlığı: “Üçüncü Nəsil Yarımkeçiricilər Alyansı”ndan sonra modelləşdirilmişdir
• Niş Fokus: Kvant kommunikasiyalarına/yeni enerji bazarlarına üstünlük verin
• İstedadların İnkişafı: “Chip Science & Engineering” akademik proqramlarını qurun
Silikondan Ga₂O₃-a qədər yarımkeçirici təkamül bəşəriyyətin fiziki məhdudiyyətlər üzərində qələbəsini təsvir edir. Çinin fürsəti dördüncü nəsil materialların mənimsənilməsində, eyni zamanda beşinci nəsil yeniliklərə öncülük etməkdədir. Akademik Yang Derenin qeyd etdiyi kimi: “Əsl innovasiya getməmiş yolların yaradılmasını tələb edir”. Siyasət, kapital və texnologiyanın sinerjisi Çinin yarımkeçirici taleyini müəyyən edəcək.
XKH bir çox texnologiya nəsilləri arasında qabaqcıl yarımkeçirici materiallarda ixtisaslaşan şaquli inteqrasiya olunmuş həllər təminatçısı kimi ortaya çıxdı. Kristal artımı, dəqiq emal və funksional örtük texnologiyalarını əhatə edən əsas səriştələrlə XKH enerji elektronikası, RF rabitəsi və optoelektronik sistemlərdə qabaqcıl tətbiqlər üçün yüksək performanslı substratlar və epitaksial vaflilər təqdim edir. İstehsal ekosistemimiz 4-8 düymlük silisium karbid və qallium nitrid vafliləri istehsal etmək üçün sənayedə qabaqcıl qüsur nəzarəti ilə xüsusi prosesləri əhatə edir, eyni zamanda qalium oksidi və almaz yarımkeçiricilər də daxil olmaqla, yeni yaranan ultra geniş diapazonlu materiallarda aktiv R&D proqramlarını davam etdirir. Aparıcı tədqiqat institutları və avadanlıq istehsalçıları ilə strateji əməkdaşlıq vasitəsilə XKH həm standartlaşdırılmış məhsulların yüksək həcmli istehsalını, həm də fərdiləşdirilmiş material həllərinin xüsusi inkişafını dəstəkləyə bilən çevik istehsal platforması hazırlayıb. XKH-nin texniki təcrübəsi enerji cihazları üçün vafli vahidliyinin təkmilləşdirilməsi, RF tətbiqlərində istilik idarəçiliyinin təkmilləşdirilməsi və yeni nəsil fotonik cihazlar üçün yeni heterostrukturların hazırlanması kimi mühüm sənaye problemlərinin həllinə yönəlib. Qabaqcıl material elmini dəqiq mühəndislik imkanları ilə birləşdirərək, XKH müştərilərə yerli yarımkeçirici sənayesinin daha böyük təchizat zəncirinin müstəqilliyinə keçidini dəstəkləyərkən yüksək tezlikli, yüksək gücə malik və ekstremal mühit tətbiqlərində performans məhdudiyyətlərini aradan qaldırmağa imkan verir.
Aşağıdakılar XKH-nin 12 düymlük safir gofreti və 12 düymlük SiC substratıdır:
Göndərmə vaxtı: 06 iyun 2025-ci il