Жалгыз кристаллдар табиятта сейрек кездешет жана алар пайда болгондо да, адатта, өтө кичинекей (адатта миллиметр (мм) масштабында) жана алуу кыйын. Билдирилген алмаздар, изумруддар, агаттар ж. көбү музейлерде көргөзмөгө коюлган. Бирок, кээ бир монокристаллдар интегралдык микросхемадагы бир кристалл кремний, оптикалык линзаларда көбүнчө колдонулган сапфир жана үчүнчү муундагы жарым өткөргүчтөрдө күч алып жаткан кремний карбиди сыяктуу олуттуу өнөр жайлык мааниге ээ. Бул монокристаллдарды өндүрүштүк жол менен массалык түрдө өндүрүү жөндөмү өнөр жай жана илимий технологиядагы күчтү гана билдирбестен, ошондой эле байлыктын символу болуп саналат. Өнөр жайда монокристалл өндүрүүнүн негизги талабы чоң көлөмдө, анткени бул чыгымдарды натыйжалуураак кыскартуунун ачкычы болуп саналат. Төмөндө рынокто көп жолуккан кээ бир монокристаллдар болуп саналат:
1. Sapphire Single Crystal
Сапфир монокристалы α-Al₂O₃ дегенди билдирет, анын алты бурчтуу кристаллдык системасы, Mohs катуулугу 9 жана туруктуу химиялык касиеттери бар. Ал кычкыл же щелочтуу жегичтүү суюктуктарда эрибейт, жогорку температурага туруктуу, жарык өткөрүүнү, жылуулук өткөрүмдүүлүктү жана электрдик изоляцияны мыкты көрсөтөт.
Эгерде кристаллдагы Al иондору Ti жана Fe иондору менен алмаштырылса, кристалл көк болуп көрүнөт жана сапфир деп аталат. Эгерде Cr иондору менен алмаштырылса, ал кызыл болуп көрүнөт жана рубин деп аталат. Бирок, өнөр жай сапфири таза α-Al₂O₃, түссүз жана тунук, эч кандай кирсиз.
Өнөр жай сапфири, адатта, калыңдыгы 400–700 мкм жана диаметри 4–8 дюйм болгон вафли түрүндө болот. Булар вафли деп аталат жана кристалл куймаларынан кесилген. Төмөндө бир кристаллдык мештен жаңы тартылып алынган куйма көрсөтүлгөн, али жалтырабаган же кесилген эмес.
2018-жылы Ички Монголиядагы Jinghui Electronic Company дүйнөдөгү эң чоң 450 кг ультра чоң өлчөмдөгү сапфир кристалын ийгиликтүү өстүрдү. Мурунку дүйнөдөгү эң чоң сапфир кристалл Россияда өндүрүлгөн 350 кг кристалл болгон. Сүрөттө көрүнүп тургандай, бул кристалл үзгүлтүксүз формага ээ, толугу менен тунук, жаракалар жана бүртүкчөлөр жок жана көбүкчөлөрү аз.
2. Бир кристалл кремний
Учурда интегралдык микросхемалардын чиптери үчүн колдонулган монокристалл кремний тазалыгы 99,999999% дан 99,999999999% чейин (9–11 тогуз), ал эми 420 кг кремний куймасы алмаз сымал кемчиликсиз түзүлүштү сактап турушу керек. Табиятта бир караттык (200 мг) алмаз да салыштырмалуу сейрек кездешет.
Бир кристалл кремний куймаларынын дүйнөлүк өндүрүшүндө беш ири компания үстөмдүк кылат: Япониянын Shin-Etsu (28,0%), Япониянын SUMCO (21,9%), Тайвандын GlobalWafers (15,1%), Түштүк Кореянын SK Siltron (11,6%) жана Германиянын Siltronic (11,3%). Жада калса материктик Кытайдагы эң ири жарым өткөргүч пластинка өндүрүүчүсү, NSIG, рыноктун 2,3% гана ээлейт. Ошого карабастан, жаңы келген адам катары анын мүмкүнчүлүктөрүн баалабай коюуга болбойт. 2024-жылы NSIG интегралдык микросхемалар үчүн 300 мм кремний пластинасын жаңыртуу долбооруна инвестициялоону пландаштырууда, болжолдуу жалпы инвестициянын көлөмү ¥13,2 млрд.
Чипсы үчүн чийки зат катары, жогорку тазалыктагы бир кристалл кремний куймалары 6 дюймдан 12 дюймдук диаметрге чейин өнүгүп жатат. TSMC жана GlobalFoundries сыяктуу алдыңкы эл аралык чип куюучу заводдор 12 дюймдук кремний пластинкаларынан чиптерди жасап жатышат, ал эми 8 дюймдук пластиналар акырындык менен жоюлууда. Ата мекендик лидер SMIC дагы эле биринчи кезекте 6 дюймдук пластиналарды колдонот. Учурда Япониянын SUMCO компаниясы гана жогорку тазалыктагы 12 дюймдук вафли субстраттарын чыгара алат.
3. Галлий арсениди
Галлий арсениди (GaAs) пластиналар маанилүү жарым өткөргүч материал болуп саналат, жана алардын өлчөмү даярдоо жараянында маанилүү параметр болуп саналат.
Азыркы учурда, GaAs пластинкалары, адатта, 2 дюйм, 3 дюйм, 4 дюйм, 6 дюйм, 8 дюйм жана 12 дюйм өлчөмүндө чыгарылат. Алардын арасында 6 дюймдук пластиналар эң көп колдонулган спецификациялардын бири.
Horizontal Bridgman (HB) ыкмасы менен өстүрүлгөн монокристаллдардын максималдуу диаметри жалпысынан 3 дюймду түзөт, ал эми Суюктук-Encapsulated Czochralski (LEC) ыкмасы диаметри 12 дюймга чейин монокристаллдарды чыгара алат. Бирок, LEC өсүшү жабдуулардын жогорку чыгымдарды талап кылат жана бир тектүү эмес жана жогорку дислокация тыгыздыгы менен кристаллдарды берет. Vertical Gradient Freeze (VGF) жана Vertical Bridgman (VB) методдору учурда диаметри 8 дюймга чейинки монокристаллдарды түзө алат, структурасы салыштырмалуу бирдей жана дислокациянын тыгыздыгы төмөн.
4-дюймдук жана 6-дюймдук жарым изоляциялуу GaAs жалтыратылган пластиналарды өндүрүү технологиясын биринчи кезекте үч компания өздөштүргөн: Япониянын Sumitomo Electric Industries, Германиянын Freiberger Compound Materials жана АКШнын AXT. 2015-жылга карата 6 дюймдук субстраттар рыноктун 90% дан ашыгын түзгөн.
2019-жылы дүйнөлүк GaAs субстрат рыногунда Фрейбергер, Сумитомо жана Пекин Тонгмей үстөмдүк кылган, базар үлүшү тиешелүүлүгүнө жараша 28%, 21% жана 13% болгон. Yole консалтинг фирмасынын эсептөөлөрү боюнча, GaAs субстраттарынын дүйнөлүк сатуусу (2 дюймдук эквивалентке айландырылган) 2019-жылы болжол менен 20 миллион даанага жеткен жана 2025-жылга карата 35 миллион даанадан ашат деп болжолдонууда. GaAs субстраттарынын глобалдык рыногу 2019-жылы болжол менен 200 миллион долларга бааланган жана жылдык өсүш темпи менен 3 миллион долларга жетет282. (CAGR) 2019-жылдан 2025-жылга чейин 9,67%.
4. Кремний карбиди бир кристалл
Учурда рынок 2 дюймдук жана 3 дюймдук диаметрдеги кремний карбидинин (SiC) монокристаллдарынын өсүшүн толугу менен колдой алат. Көптөгөн компаниялар 4 дюймдук 4H тибиндеги SiC монокристаллдарынын ийгиликтүү өсүшүн кабарлашты, бул Кытайдын SiC кристаллынын өсүү технологиясында дүйнөлүк деңгээлдеги деңгээлге жеткенин белгилешти. Бирок коммерциялаштыруу алдында дагы эле олуттуу боштук бар.
Негизинен, суюк фазалык ыкмалар менен өстүрүлгөн SiC куймалары салыштырмалуу кичине, калыңдыгы сантиметр деңгээлинде. Бул да SiC пластинкаларынын кымбаттыгынын себеби.
XKH R&D жана негизги жарым өткөргүч материалдарын, анын ичинде сапфир, кремний карбиди (SiC), кремний пластиналар жана керамика, кристаллдын өсүшүнөн так иштетүүгө чейинки толук баалуулук чынжырын камтыган кайра иштетүү боюнча адистешкен. Интегралдык өнөр жай мүмкүнчүлүктөрүнөн пайдаланып, биз лазердик системалардагы экологиялык талаптарды канааттандыруу үчүн атайын кесүү, беттик каптоо жана татаал геометрияны жасоо сыяктуу ыңгайлаштырылган чечимдер менен колдоого алынган жогорку натыйжалуу сапфир пластинкаларын, кремний карбид субстраттарын жана өтө таза кремний пластиналарды беребиз.
Сапат стандарттарын сактоо менен биздин өнүмдөр микро-деңгээлдеги тактык, >1500°C жылуулук туруктуулугу жана жогорку коррозияга туруктуулугу менен өзгөчөлөнгөн, катаал иштөө шарттарында ишенимдүүлүктү камсыз кылат. Кошумчалай кетсек, биз кварц субстраттарын, металл/металл эмес материалдарды жана башка жарым өткөргүч класстагы компоненттерди жеткирип, бардык тармактардагы кардарлар үчүн прототиптөөдөн массалык өндүрүшкө үзгүлтүксүз өтүүгө мүмкүндүк берет.
Посттун убактысы: 29-август-2025