አዲስ ያደጉ ነጠላ ክሪስታሎች

ነጠላ ክሪስታሎች በተፈጥሮ ውስጥ ብርቅ ናቸው, እና በሚከሰቱበት ጊዜ እንኳን, ብዙውን ጊዜ በጣም ትንሽ ናቸው -በተለምዶ ሚሊሜትር (ሚሜ) ሚዛን - እና ለማግኘት አስቸጋሪ ናቸው. የተዘገበው አልማዝ፣ ኤመራልድ፣ አጌትስ፣ ወዘተ በአጠቃላይ የገበያ ስርጭት ውስጥ አይገቡም፣ የኢንዱስትሪ መተግበሪያዎችን ይቅርና; አብዛኛዎቹ በሙዚየሞች ለኤግዚቢሽን ይታያሉ። ነገር ግን፣ አንዳንድ ነጠላ ክሪስታሎች ጉልህ የሆነ የኢንዱስትሪ እሴት ይይዛሉ፣ ለምሳሌ በተዋሃደ የወረዳ ኢንዱስትሪ ውስጥ ያለው ነጠላ-ክሪስታል ሲሊከን፣ በተለምዶ በኦፕቲካል ሌንሶች ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውለው ሰንፔር እና ሲሊኮን ካርቦዳይድ በሦስተኛ-ትውልድ ሴሚኮንዳክተሮች ውስጥ ከፍተኛ ፍጥነትን እያገኘ ነው። እነዚህን ነጠላ ክሪስታሎች በኢንዱስትሪ በጅምላ የማምረት ችሎታ በኢንዱስትሪ እና በሳይንሳዊ ቴክኖሎጂ ጥንካሬን ብቻ ሳይሆን የሀብት ምልክትም ነው። በኢንዱስትሪው ውስጥ ነጠላ ክሪስታል ለማምረት ዋናው መስፈርት ትልቅ መጠን ነው, ምክንያቱም ይህ ወጪን የበለጠ ውጤታማ በሆነ መንገድ ለመቀነስ ቁልፍ ነው. ከዚህ በታች በገበያ ላይ በብዛት የሚያጋጥሟቸው ነጠላ ክሪስታሎች አሉ።

1. ሰንፔር ነጠላ ክሪስታል
ሰንፔር ነጠላ ክሪስታል የሚያመለክተው α-Al₂O₃ ነው፣ እሱም ባለ ስድስት ጎን ክሪስታል ሲስተም፣ የMohs ጠንካራነት 9 እና የተረጋጋ ኬሚካላዊ ባህሪ አለው። በአሲድ ወይም በአልካላይን በሚበላሹ ፈሳሾች ውስጥ የማይሟሟ, ከፍተኛ ሙቀትን የሚቋቋም እና እጅግ በጣም ጥሩ የብርሃን ማስተላለፊያ, የሙቀት ማስተላለፊያ እና የኤሌክትሪክ መከላከያዎችን ያሳያል.

ክሪስታል ውስጥ ያሉት አል ions በቲ እና ፌ ions ከተተኩ ክሪስታል ሰማያዊ ሆኖ ይታያል እና ሰንፔር ይባላል። በ Cr ions ከተተካ ቀይ ሆኖ ይታያል እና ሩቢ ይባላል. ሆኖም፣ የኢንዱስትሪ ሰንፔር ንፁህ α-Al₂O₃፣ ቀለም የሌለው እና ግልጽ፣ ያለ ቆሻሻ ነው።

የኢንዱስትሪ ሰንፔር በተለምዶ ከ400-700 μm ውፍረት እና ከ4-8 ኢንች በዲያሜትር የዋፈር መልክ ይይዛል። እነዚህ ዋፍሮች በመባል ይታወቃሉ እና ከክሪስታል ኢንጎት የተቆረጡ ናቸው. ከታች የሚታየው ከአንድ ክሪስታል እቶን አዲስ የተጎተተ እቶን ገና ያልጸዳ ወይም ያልተቆረጠ ነው።

እ.ኤ.አ. በ 2018 ፣ በውስጠ ሞንጎሊያ የሚገኘው የጂንጊ ኤሌክትሮኒክስ ኩባንያ በዓለም ትልቁን 450 ኪ.ግ እጅግ በጣም ትልቅ መጠን ያለው ሰንፔር ክሪስታል በተሳካ ሁኔታ አሳደገ። ቀደም ሲል በዓለም አቀፍ ደረጃ ትልቁ የሳፋየር ክሪስታል በሩሲያ ውስጥ 350 ኪሎ ግራም ክሪስታል ነበር. በምስሉ ላይ እንደሚታየው ይህ ክሪስታል መደበኛ ቅርጽ አለው, ሙሉ በሙሉ ግልጽ ነው, ከስንጥቆች እና የእህል ድንበሮች የጸዳ እና ጥቂት አረፋዎች አሉት.

2. ነጠላ-ክሪስታል ሲሊኮን
በአሁኑ ጊዜ፣ ነጠላ-ክሪስታል ሲሊከን ለተቀናጁ ሰርክ ቺፖች ከ99.9999999% እስከ 99.999999999%(9-11 ዘጠኝ) ንፅህና ያለው ሲሆን 420 ኪሎ ግራም የሲሊኮን ኢንጎት የአልማዝ መሰል ፍፁም መዋቅርን መጠበቅ አለበት። በተፈጥሮ ውስጥ አንድ-ካራት (200 ሚሊ ግራም) አልማዝ እንኳን በአንጻራዊ ሁኔታ ሲታይ በጣም አልፎ አልፎ ነው.

ነጠላ-ክሪስታል ሲሊከን ኢንጎት አለም አቀፍ ምርት በአምስት ዋና ዋና ኩባንያዎች የተያዙ ናቸው፡ የጃፓኑ ሺን-ኢቱሱ (28.0%)፣ የጃፓኑ SUMCO (21.9%)፣ የታይዋን ግሎባል ዋፈርስ (15.1%)፣ የደቡብ ኮሪያው ኤስኬ ሲልትሮን (11.6%) እና የጀርመን ሲልትሮኒክ (11.3%)። በዋናው ቻይና ውስጥ ትልቁ ሴሚኮንዳክተር ዋፈር አምራች NSIG እንኳን የገበያውን ድርሻ 2.3% ብቻ ይይዛል። ቢሆንም፣ እንደ አዲስ መጤ፣ አቅሙን ማቃለል የለበትም። እ.ኤ.አ. በ2024፣ NSIG 300 ሚሜ የሲሊኮን ዋፈር ምርት ለተቀናጁ ወረዳዎች ለማሻሻል በአንድ ፕሮጀክት ላይ ኢንቨስት ለማድረግ አቅዷል፣ በጠቅላላ ¥13.2 ቢሊዮን ኢንቨስትመንት ይገመታል።

ለቺፕስ ጥሬ እቃ እንደመሆኔ መጠን ከፍተኛ-ንፅህና ነጠላ-ክሪስታል ሲሊከን ኢንጎቶች ከ6-ኢንች ወደ 12-ኢንች ዲያሜትሮች እያደጉ ናቸው። እንደ TSMC እና GlobalFoundries ያሉ መሪዎቹ አለምአቀፍ ቺፕ ፋውንዴሪስ ከ12-ኢንች የሲሊኮን ዋይፋሮች ቺፖችን ዋና ዋና ገበያ እያደረጉ ሲሆን ባለ 8-ኢንች ዋፍሮች ቀስ በቀስ እየጠፉ ነው። የሀገር ውስጥ መሪ SMIC አሁንም በዋነኛነት ባለ 6-ኢንች ዋፈርዎችን ይጠቀማል። በአሁኑ ጊዜ የጃፓኑ SUMCO ብቻ ከፍተኛ ንፁህ የሆኑ ባለ 12 ኢንች ዋፈር ንጣፎችን ማምረት ይችላል።

3. ጋሊየም አርሴንዲድ
ጋሊየም አርሴንዲድ (GaAs) ዋፍሎች አስፈላጊ ሴሚኮንዳክተር ቁሳቁስ ናቸው, እና መጠናቸው በዝግጅት ሂደት ውስጥ ወሳኝ መለኪያ ነው.

በአሁኑ ጊዜ የGAAs ዋፈርዎች በ2 ኢንች፣ 3 ኢንች፣ 4 ኢንች፣ 6 ኢንች፣ 8 ኢንች እና 12 ኢንች መጠኖች ይመረታሉ። ከእነዚህም መካከል 6-ኢንች ዋፍሎች በብዛት ጥቅም ላይ ከሚውሉት መመዘኛዎች አንዱ ናቸው።

በአግድም ብሪጅማን (HB) ዘዴ የሚበቅለው ከፍተኛው የነጠላ ክሪስታሎች ዲያሜትር 3 ኢንች ሲሆን በፈሳሽ-ኢንካፕሱላይትድ ዞቻራልስኪ (LEC) ዘዴ እስከ 12 ኢንች ዲያሜትር ያላቸው ነጠላ ክሪስታሎች ማምረት ይችላል። ይሁን እንጂ የኤልኢሲ እድገት ከፍተኛ የመሳሪያ ወጪዎችን የሚጠይቅ ሲሆን ተመሳሳይነት የሌላቸው እና ከፍተኛ የመፈናቀል እፍጋት ያላቸውን ክሪስታሎች ያስገኛል። የቋሚ ግራዲየንት ፍሪዝ (VGF) እና የቁመት ብሪጅማን (VB) ዘዴዎች በአሁኑ ጊዜ እስከ 8 ኢንች ዲያሜትር ያላቸው ነጠላ ክሪስታሎች ማምረት ይችላሉ፣ በአንጻራዊ ሁኔታ አንድ አይነት መዋቅር እና ዝቅተኛ የመፈናቀል እፍጋት።

የማምረቻ ቴክኖሎጂ ለ4-ኢንች እና 6-ኢንች ከፊል-መከላከያ GaAs የተወለወለ ዋፍር በዋናነት በሶስት ኩባንያዎች የተካነ ነው፡ የጃፓን ሱሚቶሞ ኤሌክትሪክ ኢንዱስትሪዎች፣ የጀርመን የፍሪበርገር ውህድ ቁሶች እና የዩኤስ AXT። እ.ኤ.አ. በ 2015 ባለ 6 ኢንች ንጣፎች ቀድሞውኑ ከ 90% በላይ የገበያ ድርሻን ይይዛሉ።

እ.ኤ.አ. በ 2019 ፣ ዓለም አቀፍ የጋኤኤስ ንዑስ ገበያ በፍሪበርገር ፣ ሱሚቶሞ እና ቤጂንግ ቶንግሜይ ተቆጣጥሯል ፣ የገቢያ አክሲዮኖች 28% ፣ 21% እና 13% ፣ በቅደም ተከተል። በአማካሪ ድርጅት ዮል ግምት መሠረት የጋአስ ንጣፎች (ወደ 2-ኢንች እኩልነት የተቀየረ) ዓለም አቀፍ ሽያጭ በ2019 ወደ 20 ሚሊዮን ቁርጥራጮች ደርሰዋል እና በ2025 ከ35 ሚሊዮን ቁርጥራጮች እንደሚበልጥ ተተነበየ።የዓለም አቀፉ የGaAs substrate ገበያ እ.ኤ.አ. በ 200 ሚሊዮን ዶላር አካባቢ በ2019 ዋጋ ተሸፍኖ ነበር ፣ እና በ 2019 ሚሊዮን ዶላር በ $ 2019 ዕድገት ይጠበቃል። ከ 2019 እስከ 2025 ከ 9.67%።

4. ሲሊኮን ካርቦይድ ነጠላ ክሪስታል
በአሁኑ ጊዜ ገበያው የ 2 ኢንች እና 3 ኢንች ዲያሜትር የሲሊኮን ካርቦይድ (ሲሲ) ነጠላ ክሪስታሎች እድገትን ሙሉ በሙሉ መደገፍ ይችላል። ቻይና በሲሲ ክሪስታል እድገት ቴክኖሎጂ ዓለም አቀፍ ደረጃን ያስመዘገበችውን ውጤት የሚያመለክት ባለ 4-ኢንች 4H-አይነት ሲሲ ነጠላ ክሪስታሎች የተሳካ ዕድገት እንዳስመዘገቡ ብዙ ኩባንያዎች ዘግበዋል። ይሁን እንጂ ከገበያ በፊት ትልቅ ክፍተት አለ.

በአጠቃላይ፣ በፈሳሽ-ደረጃ ዘዴዎች የሚበቅሉት የሲሲ ኢንጎቶች በአንጻራዊ ሁኔታ ትንሽ ናቸው፣ ውፍረታቸውም በሴንቲሜትር ነው። ይህ ደግሞ ለሲሲ ዋይፋሮች ከፍተኛ ወጪ ምክንያት ነው።

XKH በ R&D እና ብጁ ሴሚኮንዳክተር ቁሶችን በማዘጋጀት ላይ ያተኮረ ሲሆን ሰንፔር፣ ሲሊከን ካርቦይድ (ሲሲ)፣ ሲሊከን ዋፈር እና ሴራሚክስ፣ ከክሪስታል እድገት እስከ ትክክለኛ ማሽነሪንግ ሙሉውን የእሴት ሰንሰለት ይሸፍናል። የተቀናጁ የኢንዱስትሪ አቅሞችን በመጠቀም በሌዘር ስርዓቶች ፣ ሴሚኮንዳክተር ማምረቻ እና ታዳሽ የኃይል አፕሊኬሽኖች ውስጥ ከፍተኛ የአካባቢ ፍላጎቶችን ለማሟላት እንደ ብጁ መቁረጥ ፣ የገጽታ ሽፋን እና ውስብስብ የጂኦሜትሪ ማምረቻ በመሳሰሉት በተዘጋጁ መፍትሄዎች የተደገፉ ከፍተኛ አፈፃፀም ያላቸውን ሰንፔር ዋይፎች ፣ የሲሊኮን ካርቦይድ ንጣፎችን እና እጅግ በጣም ከፍተኛ-ንፅህና የሲሊኮን ዋፍሮችን እናቀርባለን።

የጥራት ደረጃዎችን በማክበር ምርቶቻችን የማይክሮ ደረጃ ትክክለኛነት፣>1500°C የሙቀት መረጋጋት እና የላቀ የዝገት መቋቋምን ያሳያሉ፣በአስቸጋሪ የስራ ሁኔታዎች ውስጥ አስተማማኝነትን ያረጋግጣል። በተጨማሪም፣ የኳርትዝ ንኡስ ንጣፎችን፣ ብረት/ብረታ ብረት ያልሆኑ ቁሳቁሶችን እና ሌሎች ሴሚኮንዳክተር ደረጃ ክፍሎችን እናቀርባለን።