ለአምስተኛ-ትውልድ ሴሚኮንዳክተር ቁሶች ትንበያዎች እና ተግዳሮቶች

ሴሚኮንዳክተሮች የመረጃ ዘመን የማዕዘን ድንጋይ ሆነው ያገለግላሉ፣ እያንዳንዱ የቁሳቁስ ድግግሞሽ የሰውን ቴክኖሎጂ ወሰን እንደገና ይገልፃል። ከመጀመሪያው ትውልድ በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ሴሚኮንዳክተሮች እስከ ዛሬው የአራተኛው ትውልድ እጅግ በጣም ሰፊ የባንድጋፕ ቁሶች፣ እያንዳንዱ የዝግመተ ለውጥ ዝላይ በመገናኛ፣ በሃይል እና በኮምፒውተር ላይ ለውጥ የሚያመጣ እድገቶችን አስከትሏል። የነባር ሴሚኮንዳክተር ቁሶችን ባህሪያት እና የትውልድ ሽግግር አመክንዮ በመተንተን፣ በዚህ የውድድር መድረክ ላይ የቻይናን ስትራቴጂካዊ መንገዶችን እየዳሰስን ለአምስተኛ-ትውልድ ሴሚኮንዳክተሮች ሊሆኑ የሚችሉ አቅጣጫዎችን መተንበይ እንችላለን።

I. የአራቱ ሴሚኮንዳክተር ትውልዶች ባህሪያት እና የዝግመተ ለውጥ አመክንዮ

የመጀመርያው ትውልድ ሴሚኮንዳክተሮች፡ የሲሊኮን-ጀርመኒየም ፋውንዴሽን ዘመን

ባህሪያት፡- እንደ ሲሊከን (ሲ) እና ጀርማኒየም (ጂ) ያሉ ኤለመንታል ሴሚኮንዳክተሮች ወጪ ቆጣቢነት እና የጎለመሱ የማምረቻ ሂደቶችን ያቀርባሉ፣ነገር ግን በጠባብ ባንዶች ይሰቃያሉ (Si: 1.12 eV; Ge: 0.67 eV)፣ የቮልቴጅ መቻቻልን እና የከፍተኛ ድግግሞሽ አፈጻጸምን ይገድባሉ።
አፕሊኬሽኖች፡ የተዋሃዱ ሰርኮች፣ የፀሐይ ህዋሶች፣ ዝቅተኛ-ቮልቴጅ/ዝቅተኛ ድግግሞሽ መሳሪያዎች።
የሽግግር ሹፌር፡ የከፍተኛ-ድግግሞሽ/የከፍተኛ ሙቀት አፈጻጸም ፍላጎትን በኦፕቶኤሌክትሮኒክስ ማሳደግ ከሲሊኮን አቅም በላይ።

ሁለተኛ-ትውልድ ሴሚኮንዳክተሮች፡- የ III-V ውህድ አብዮት።

ባህሪያት፡ III-V ውህዶች እንደ ጋሊየም አርሴናይድ (GaAs) እና ኢንዲየም ፎስፋይድ (ኢንፒ) ሰፊ ባንድጋፕስ (GaAs፡ 1.42 eV) እና ለ RF እና photonic መተግበሪያዎች ከፍተኛ ኤሌክትሮን ተንቀሳቃሽነት አላቸው።
መተግበሪያዎች: 5G RF መሳሪያዎች, ሌዘር ዳዮዶች, የሳተላይት ግንኙነቶች.
ተግዳሮቶች፡ የቁሳቁስ እጥረት (የኢንዲየም ብዛት፡ 0.001%)፣ መርዛማ ንጥረ ነገሮች (አርሴኒክ) እና ከፍተኛ የምርት ወጪዎች።
የሽግግር ሹፌር፡- የኃይል/የኃይል አፕሊኬሽኖች ከፍተኛ የብልሽት ቮልቴጅ ያላቸውን ቁሳቁሶች ጠይቀዋል።

የሶስተኛ-ትውልድ ሴሚኮንዳክተሮች፡ ሰፊ ባንድጋፕ የኢነርጂ አብዮት።

ባህሪያት፡- ሲሊኮን ካርቦዳይድ (ሲሲ) እና ጋሊየም ናይትራይድ (GaN) ባንድጋፕ>3eV (SiC:3.2eV; GaN:3.4eV) ያደርሳሉ፣ የላቀ የሙቀት መቆጣጠሪያ እና ከፍተኛ ድግግሞሽ ባህሪያት።
አፕሊኬሽኖች፡ EV powertrains፣ PV inverters፣ 5G መሠረተ ልማት።
ጥቅማ ጥቅሞች፡ 50%+ የኃይል ቁጠባ እና 70% መጠን መቀነስ ከሲሊኮን ጋር።
የሽግግር ሹፌር፡ AI/ኳንተም ማስላት ከፍተኛ የአፈጻጸም መለኪያዎች ያላቸውን ቁሳቁሶች ይፈልጋል።

አራተኛ-ትውልድ ሴሚኮንዳክተሮች፡ እጅግ በጣም ሰፊ ባንድጋፕ ፍሮንትየር

ባህሪያት፡- ጋሊየም ኦክሳይድ (Ga₂O₃) እና አልማዝ (ሲ) እስከ 4.8eV የሚደርሱ ክፍተቶችን ያሳካሉ፣ እጅግ በጣም ዝቅተኛ የመቋቋም አቅምን ከ kV-class የቮልቴጅ መቻቻል ጋር በማጣመር።
አፕሊኬሽኖች፡ እጅግ በጣም ከፍተኛ-ቮልቴጅ አይሲዎች፣ ጥልቅ-UV ፈላጊዎች፣ የኳንተም ግንኙነት።
ስኬቶች፡ የጋ₂O₃ መሳሪያዎች> 8 ኪሎ ቮልት ይቋቋማሉ፣ የሲሲውን ውጤታማነት በሦስት እጥፍ ይጨምራሉ።
የዝግመተ ለውጥ አመክንዮ፡ አካላዊ ገደቦችን ለማሸነፍ የኳንተም-ሚዛን የአፈጻጸም ዝላይዎች ያስፈልጋሉ።

I. አምስተኛ-ትውልድ ሴሚኮንዳክተር አዝማሚያዎች፡ የኳንተም እቃዎች እና 2D አርክቴክቸር

ሊሆኑ የሚችሉ የእድገት ቫክተሮች የሚከተሉትን ያካትታሉ:

1. ቶፖሎጂካል ኢንሱሌተሮች፡- በጅምላ ማገጃ ያለው የገጽታ ማስተላለፊያ ዜሮ ኪሳራ ኤሌክትሮኒክስን ያስችለዋል።

2. 2D Materials: Graphene/MoS₂ THz-frequency ምላሽ እና ተለዋዋጭ ኤሌክትሮኒክስ ተኳኋኝነትን ያቀርባሉ።

3. ኳንተም ዶትስ እና የፎቶኒክ ክሪስታሎች፡ ባንድጋፕ ምህንድስና የኦፕቶኤሌክትሮኒክ-ቴርማል ውህደትን ያስችላል።

4. ባዮ-ሴሚኮንዳክተሮች፡ ዲ ኤን ኤ/ፕሮቲን ላይ የተመሰረቱ ራስን የመገጣጠም ቁሳቁሶች ባዮሎጂ እና ኤሌክትሮኒክስ ድልድይ።

5. ቁልፍ ነጂዎች፡ AI፣ የአንጎል-ኮምፒዩተር መገናኛዎች እና የክፍል-ሙቀት ልዕለ-ኮንዳክቲቭ ፍላጎቶች።

II. የቻይና ሴሚኮንዳክተር እድሎች፡ ከተከታይ እስከ መሪ

1. የቴክኖሎጂ ግኝቶች
• 3ኛ-ዘፍ፡ 8-ኢንች የሲሲ ንኡስ ንጣፎችን በብዛት ማምረት; አውቶሞቲቭ-ደረጃ SiC MOSFETs በ BYD ተሽከርካሪዎች ውስጥ
• 4ኛ-ዘፍ፡ 8-ኢንች Ga₂O₃ ኤፒታክሲ ግኝቶች በXUPT እና CETC46

2. የፖሊሲ ድጋፍ
• የ14ኛው የአምስት አመት እቅድ ለ3ኛ-ጂን ሴሚኮንዳክተሮች ቅድሚያ ይሰጣል
• የክልል መቶ ቢሊዮን ዩዋን የኢንዱስትሪ ፈንድ ተቋቋመ

በ2024 ከ6-8 ኢንች የጋኤን መሳሪያዎች እና የጋ₂O₃ ትራንዚስተሮች ከ10 ከፍተኛ የቴክኖሎጂ እድገቶች መካከል ተዘርዝረዋል

III. ተግዳሮቶች እና ስልታዊ መፍትሄዎች

1. ቴክኒካዊ ጠርሙሶች
• የክሪስታል እድገት፡ ለትልቅ ዲያሜትር ያላቸው ቦይሎች ዝቅተኛ ምርት (ለምሳሌ ጋ₂O₃ ስንጥቅ)
• አስተማማኝነት ደረጃዎች፡ ለከፍተኛ ሃይል/ከፍተኛ ድግግሞሽ የእርጅና ሙከራዎች የተመሰረቱ ፕሮቶኮሎች እጥረት

2. የአቅርቦት ሰንሰለት ክፍተቶች
• መሳሪያዎች፡ <20% የሀገር ውስጥ ይዘት ለሲሲ ክሪስታል አብቃዮች
• ጉዲፈቻ፡ ከውጪ ለሚመጡ አካላት የታች ምርጫ

3. ስልታዊ መንገዶች

• የኢንደስትሪ-አካዳሚ ትብብር፡- በ"ሶስተኛ-ጀን ሴሚኮንዳክተር አሊያንስ" የተቀረጸ

• Niche Focus፡ ለኳንተም ግንኙነት/አዲስ የኢነርጂ ገበያ ቅድሚያ ይስጡ

• የተሰጥኦ ልማት፡- “ቺፕ ሳይንስ እና ምህንድስና” አካዳሚክ ፕሮግራሞችን ማቋቋም

ከሲሊኮን እስከ ጋ₂O₃፣ ሴሚኮንዳክተር ዝግመተ ለውጥ የሰው ልጅ በአካላዊ ገደቦች ላይ ያለውን ድል ይዘግባል። የቻይና ዕድል አራተኛ-ጂን ቁሳቁሶችን በመቆጣጠር የአምስተኛ-ጂን ፈጠራዎችን ፈር ቀዳጅ በማድረግ ላይ ነው። የአካዳሚክ ሊቅ ያንግ ዴረን እንዳሉት “እውነተኛ ፈጠራ ያልተጓዙ መንገዶችን መፍጠርን ይጠይቃል። የፖሊሲ፣ የካፒታል እና የቴክኖሎጂ ውህደት የቻይና ሴሚኮንዳክተር እጣ ፈንታን ይወስናል።

XKH በበርካታ የቴክኖሎጂ ትውልዶች ውስጥ በላቁ ሴሚኮንዳክተር ቁሶች ላይ የተካነ በአቀባዊ የተቀናጀ የመፍትሄ አቅራቢ ሆኖ ብቅ ብሏል። የክሪስታል እድገትን፣ ትክክለኛ ሂደትን እና ተግባራዊ ሽፋን ቴክኖሎጂዎችን የሚሸፍኑ ዋና ብቃቶች፣ XKH በሃይል ኤሌክትሮኒክስ፣ RF ኮሙኒኬሽን እና ኦፕቶኤሌክትሮኒካዊ ስርዓቶች ውስጥ ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸውን ተተኪዎች እና ኤፒታክሲያል ዋይፎችን ያቀርባል። የእኛ የማምረቻ ሥነ-ምህዳር ከ4-8 ኢንች ሲሊከን ካርቦይድ እና ጋሊየም ናይትራይድ ዋፈርዎችን በኢንዱስትሪ መሪ ጉድለት ቁጥጥር የማምረት የባለቤትነት ሂደቶችን ያጠቃልላል። ከዋነኛ የምርምር ተቋማት እና የመሳሪያዎች አምራቾች ጋር ስልታዊ ትብብር በማድረግ XKH ሁለቱንም ከፍተኛ መጠን ያላቸውን ደረጃቸውን የጠበቁ ምርቶችን ማምረት እና ልዩ የተበጁ የቁሳቁስ መፍትሄዎችን መደገፍ የሚችል ተለዋዋጭ የምርት መድረክ አዘጋጅቷል። የXKH ቴክኒካል እውቀት የሚያተኩረው ወሳኝ የሆኑ የኢንዱስትሪ ተግዳሮቶችን በመቅረፍ ላይ ሲሆን ለምሳሌ ለኃይል መሳሪያዎች የዋፈር ወጥነት ማሻሻል፣ በ RF አፕሊኬሽኖች ውስጥ የሙቀት አስተዳደርን ማሳደግ እና ለቀጣይ ትውልድ የፎቶኒክ መሳሪያዎች አዲስ ሄትሮስትራክቸሮችን ማዘጋጀት። የላቀ የቁሳቁስ ሳይንስን ከትክክለኛ ምህንድስና ችሎታዎች ጋር በማጣመር ደንበኞቻቸው በከፍተኛ ድግግሞሽ፣ ከፍተኛ ሃይል እና ጽንፈኛ የአካባቢ አፕሊኬሽኖች የአፈፃፀም ውስንነቶችን እንዲያሸንፉ እና የሀገር ውስጥ ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ወደ የላቀ የአቅርቦት ሰንሰለት መሸጋገሪያ ድጋፍ እንዲያደርጉ ያስችላቸዋል።

የሚከተሉት የXKH's 12inchsapphire wafer እና 12inch SiC substrate ናቸው፡