Kizazi cha kwanza cha vifaa vya semiconductor kinawakilishwa na silicon ya jadi (Si) na germanium (Ge), ambayo ni msingi wa utengenezaji wa mzunguko jumuishi. Wao hutumiwa sana katika transistors na detectors ya chini-voltage, chini-frequency, na chini ya nguvu. Zaidi ya 90% ya bidhaa za semiconductor zimetengenezwa kwa nyenzo zenye msingi wa silicon;
Nyenzo za semiconductor za kizazi cha pili zinawakilishwa na gallium arsenide (GaAs), fosfidi ya indium (InP) na gallium phosphide (GaP). Ikilinganishwa na vifaa vya msingi vya silicon, vina sifa za optoelectronic za juu-frequency na kasi ya juu na hutumiwa sana katika nyanja za optoelectronics na microelectronics. ;
Kizazi cha tatu cha nyenzo za semiconductor kinawakilishwa na nyenzo zinazoibuka kama vile silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), oksidi ya zinki (ZnO), almasi (C), na nitridi ya alumini (AlN).
Carbudi ya siliconni nyenzo muhimu ya msingi kwa maendeleo ya sekta ya semiconductor ya kizazi cha tatu. Vifaa vya nguvu vya silicon carbide vinaweza kukidhi ufanisi wa juu, miniaturization na mahitaji nyepesi ya mifumo ya umeme ya nguvu na upinzani wao bora wa high-voltage, upinzani wa joto la juu, hasara ya chini na mali nyingine.
Kwa sababu ya sifa zake za hali ya juu: pengo la bendi kubwa (sambamba na uwanja wa umeme ulioharibika sana na msongamano mkubwa wa nguvu), upitishaji wa juu wa umeme, na upitishaji wa hali ya juu ya mafuta, inatarajiwa kuwa nyenzo kuu inayotumiwa sana kwa utengenezaji wa chips za semiconductor katika siku zijazo. . Hasa katika nyanja za magari ya nishati mpya, kizazi cha nguvu cha photovoltaic, usafiri wa reli, grids smart na nyanja nyingine, ina faida dhahiri.
Mchakato wa uzalishaji wa SiC umegawanywa katika hatua kuu tatu: Ukuaji wa fuwele moja ya SiC, ukuaji wa safu ya epitaxial na utengenezaji wa vifaa, ambavyo vinalingana na viungo vinne vikuu vya mlolongo wa viwanda:substrate, epitaxy, vifaa na moduli.
Mbinu kuu ya kutengeneza substrates kwanza hutumia mbinu halisi ya usablimishaji wa mvuke ili kusalisha poda katika mazingira ya utupu wa halijoto ya juu, na kukuza fuwele za silicon carbudi kwenye uso wa kioo cha mbegu kupitia udhibiti wa eneo la halijoto. Kwa kutumia kaki ya kabidi ya silicon kama sehemu ndogo, uwekaji wa mvuke wa kemikali hutumika kuweka safu ya fuwele moja kwenye kaki ili kuunda kaki ya epitaxial. Miongoni mwao, kukua safu ya epitaxial ya carbide ya silicon kwenye substrate ya conductive silicon carbudi inaweza kufanywa kuwa vifaa vya nguvu, ambavyo hutumiwa hasa katika magari ya umeme, photovoltaics na mashamba mengine; kukuza safu ya epitaxial ya nitridi ya gallium kwenye nusu ya kuhamisubstrate ya silicon carbudiinaweza kufanywa zaidi kuwa vifaa vya masafa ya redio, vinavyotumika katika mawasiliano ya 5G na nyanja zingine.
Kwa sasa, substrates za silicon carbudi zina vikwazo vya juu zaidi vya kiufundi katika mnyororo wa sekta ya silicon carbudi, na substrates za silicon carbudi ndizo ngumu zaidi kuzalisha.
Upungufu wa uzalishaji wa SiC haujatatuliwa kabisa, na ubora wa nguzo za kioo za malighafi ni imara na kuna tatizo la mavuno, ambayo inaongoza kwa gharama kubwa ya vifaa vya SiC. Inachukua wastani wa siku 3 pekee kwa nyenzo za silicon kukua na kuwa fimbo ya fuwele, lakini inachukua wiki kwa fimbo ya fuwele ya silicon carbide. Fimbo ya fuwele ya silicon ya jumla inaweza kukua kwa urefu wa 200cm, lakini fimbo ya fuwele ya silicon inaweza tu kukua 2cm. Zaidi ya hayo, SiC yenyewe ni nyenzo ngumu na brittle, na kaki zilizotengenezwa nayo huwa na uwezekano wa kukatwa kingo wakati wa kutumia kukata kaki kwa kitamaduni kwa mitambo, ambayo huathiri mavuno na kuegemea kwa bidhaa. Sehemu ndogo za SiC ni tofauti sana na ingo za silicon za kitamaduni, na kila kitu kutoka kwa vifaa, michakato, usindikaji hadi ukataji unahitaji kutengenezwa ili kushughulikia carbudi ya silicon.
Mlolongo wa tasnia ya silicon carbide umegawanywa hasa katika viungo vinne vikuu: substrate, epitaxy, vifaa na matumizi. Nyenzo za substrate ndio msingi wa mnyororo wa tasnia, nyenzo za epitaxial ndio ufunguo wa utengenezaji wa kifaa, vifaa ndio msingi wa mnyororo wa tasnia, na matumizi ndio nguvu inayoongoza kwa maendeleo ya viwanda. Sekta ya juu ya mto hutumia malighafi kutengeneza nyenzo za substrate kupitia mbinu halisi za usablimishaji wa mvuke na mbinu zingine, na kisha hutumia mbinu za uwekaji wa mvuke wa kemikali na mbinu zingine kukuza nyenzo za epitaxial. Sekta ya mkondo wa kati hutumia nyenzo za juu kutengeneza vifaa vya masafa ya redio, vifaa vya nguvu na vifaa vingine, ambavyo hatimaye hutumika katika mawasiliano ya 5G ya chini ya mkondo. , magari ya umeme, usafiri wa reli, nk Miongoni mwao, substrate na epitaxy akaunti kwa 60% ya gharama ya mlolongo wa sekta na ni thamani kuu ya mlolongo wa sekta.
Sehemu ndogo ya SiC: Fuwele za SiC kawaida hutengenezwa kwa kutumia njia ya Lely. Bidhaa kuu za kimataifa zinabadilika kutoka inchi 4 hadi inchi 6, na bidhaa za substrate za inchi 8 zimetengenezwa. Sehemu ndogo za ndani ni inchi 4. Kwa kuwa laini zilizopo za uzalishaji wa kaki za silicon za inchi 6 zinaweza kuboreshwa na kubadilishwa ili kuzalisha vifaa vya SiC, sehemu ya juu ya soko ya substrates za SiC za inchi 6 zitadumishwa kwa muda mrefu.
Mchakato wa silicon carbudi substrate ni ngumu na vigumu kuzalisha. Silicon CARBIDE substrate ni kiwanja semiconductor moja kioo nyenzo linajumuisha vipengele viwili: kaboni na silicon. Kwa sasa, tasnia hutumia poda ya kaboni isiyosafishwa sana na poda ya silikoni iliyo na usafi wa hali ya juu kama malighafi ili kuunganisha poda ya silicon carbudi. Chini ya uga maalum wa halijoto, mbinu iliyokomaa ya upokezaji wa mvuke (mbinu ya PVT) hutumiwa kukuza silicon carbudi ya ukubwa tofauti katika tanuru ya ukuaji wa fuwele. Ingot ya kioo hatimaye huchakatwa, kukatwa, kusagwa, kung'olewa, kusafishwa na michakato mingine mingi ili kutoa substrate ya silicon carbudi.
Muda wa kutuma: Mei-22-2024