Монокристалдар жаратылышта сейрек кездешет жана алар пайда болгондо да, алар, адатта, өтө кичинекей — адатта миллиметр (мм) масштабда — жана аларды алуу кыйын. Маалыматтарга караганда, алмаздар, изумруддар, агаттар ж.б., жалпысынан, рынокко кирбейт, өнөр жайлык колдонууну айтпаганда да; көпчүлүгү музейлерде көргөзмөгө коюлат. Бирок, кээ бир монокристалдар, мисалы, интегралдык микросхема тармагындагы монокристалл кремний, оптикалык линзаларда кеңири колдонулган сапфир жана үчүнчү муундагы жарым өткөргүчтөрдө күч алып жаткан кремний карбиди сыяктуу олуттуу өнөр жайлык мааниге ээ. Бул монокристаллдарды өнөр жайлык түрдө массалык түрдө өндүрүү мүмкүнчүлүгү өнөр жайлык жана илимий технологиядагы күчтү гана эмес, ошондой эле байлыктын символу болуп саналат. Өнөр жайда монокристаллдарды өндүрүүнүн негизги талабы чоң өлчөм болуп саналат, анткени бул чыгымдарды натыйжалуураак азайтуунун ачкычы. Төмөндө рынокто көп кездешкен монокристаллдардын айрымдары келтирилген:
1. Сапфир монокристалы
Сапфир монокристалы алты бурчтуу кристалл системасына, Моостун 9 катуулугуна жана туруктуу химиялык касиеттерине ээ болгон α-Al₂O₃ду билдирет. Ал кислоталуу же щелочтуу коррозиялык суюктуктарда эрибейт, жогорку температурага туруктуу жана жарыкты эң сонун өткөрөт, жылуулук өткөрүмдүүлүгүн жана электр изоляциясын көрсөтөт.
Эгерде кристаллдагы Al иондору Ti жана Fe иондору менен алмаштырылса, кристалл көк түстө болуп, сапфир деп аталат. Эгерде Cr иондору менен алмаштырылса, ал кызыл түстө болуп, рубин деп аталат. Бирок, өнөр жай сапфири таза α-Al₂O₃, түссүз жана тунук, кошулмасыз.
Өнөр жайлык сапфир, адатта, калыңдыгы 400–700 мкм жана диаметри 4–8 дюйм болгон пластиналар түрүндө болот. Булар пластиналар деп аталат жана кристалл куймаларынан кесилет. Төмөндө бир кристалл мештен жаңы алынган, али жылмалана элек же кесиле элек куйма көрсөтүлгөн.
2018-жылы Ички Монголиядагы Jinghui Electronic Company дүйнөдөгү эң чоң 450 кг салмактагы өтө чоң сапфир кристаллын ийгиликтүү өстүргөн. Буга чейинки эң чоң сапфир кристаллы Орусияда өндүрүлгөн 350 кг салмактагы кристалл болгон. Сүрөттөн көрүнүп тургандай, бул кристалл туура формада, толугу менен тунук, жаракаларсыз жана данекчелеринин чек аралары жок жана көбүкчөлөрү аз.
2. Бир кристаллдуу кремний
Учурда интегралдык микросхемалардын чиптери үчүн колдонулган монокристалл кремнийдин тазалыгы 99,9999999% дан 99,999999999% га чейин (9–11 тогуз), ал эми 420 кг кремний куймасы алмаз сымал кемчиликсиз түзүлүштү сактап турушу керек. Жаратылышта бир караттык (200 мг) алмаз да салыштырмалуу сейрек кездешет.
Монокристаллдык кремний куймаларынын дүйнөлүк өндүрүшүндө беш ири компания үстөмдүк кылат: Жапониянын Shin-Etsu (28,0%), Жапониянын SUMCO (21,9%), Тайвандын GlobalWafers (15,1%), Түштүк Кореянын SK Siltron (11,6%) жана Германиянын Siltronic (11,3%). Кытайдын материктик бөлүгүндөгү эң ири жарым өткөргүч пластина өндүрүүчүсү NSIG дагы рыноктун үлүшүнүн 2,3% гана ээлейт. Ошого карабастан, жаңыдан келген компания катары анын потенциалын баалабай коюуга болбойт. 2024-жылы NSIG интегралдык микросхемалар үчүн 300 мм кремний пластинасын өндүрүүнү жаңыртуу долбооруна инвестиция салууну пландаштырууда, анын жалпы инвестициясы 13,2 миллиард иен деп болжолдонууда.
Чиптер үчүн чийки зат катары жогорку тазалыктагы монокристаллдуу кремний куймалары 6 дюймдан 12 дюймга чейин өнүгүп жатат. TSMC жана GlobalFoundries сыяктуу алдыңкы эл аралык чип куюучу заводдор рыноктун негизги агымында 12 дюймдук кремний пластиналарынан чиптерди жасап жатышат, ал эми 8 дюймдук пластиналар акырындык менен алынып салынууда. Жергиликтүү лидер SMIC дагы эле негизинен 6 дюймдук пластиналарды колдонот. Учурда жогорку тазалыктагы 12 дюймдук пластина субстраттарын Жапониянын SUMCO компаниясы гана чыгара алат.
3. Галлий арсениди
Галлий арсениди (GaAs) пластиналары маанилүү жарым өткөргүч материал болуп саналат жана алардын өлчөмү даярдоо процессинде маанилүү параметр болуп саналат.
Учурда GaAs пластиналары, адатта, 2 дюйм, 3 дюйм, 4 дюйм, 6 дюйм, 8 дюйм жана 12 дюйм өлчөмдөрүндө чыгарылат. Алардын ичинен 6 дюймдук пластиналар эң кеңири колдонулган спецификациялардын бири болуп саналат.
Горизонталдуу Бриджмен (HB) ыкмасы менен өстүрүлгөн монокристаллдардын максималдуу диаметри, адатта, 3 дюймду түзөт, ал эми суюк капсулаланган Чохральски (LEC) ыкмасы диаметри 12 дюймга чейинки монокристаллдарды өндүрө алат. Бирок, LEC өстүрүү үчүн жабдуулардын жогорку чыгымдары талап кылынат жана бирдей эмес жана дислокация тыгыздыгы жогору болгон кристаллдарды берет. Вертикалдык градиенттик тоңдуруу (VGF) жана вертикалдык Бриджмен (VB) ыкмалары учурда диаметри 8 дюймга чейинки, салыштырмалуу бирдей түзүлүшкө жана дислокация тыгыздыгы төмөн монокристаллдарды өндүрө алат.
4 дюймдук жана 6 дюймдук жарым изоляциялык GaAs жылтыратылган пластиналарын өндүрүү технологиясын негизинен үч компания өздөштүргөн: Жапониянын Sumitomo Electric Industries, Германиянын Freiberger Compound Materials жана АКШнын AXT. 2015-жылга карата 6 дюймдук субстраттар рыноктун үлүшүнүн 90% дан ашыгын түзгөн.
2019-жылы дүйнөлүк GaAs субстрат рыногунда Freiberger, Sumitomo жана Beijing Tongmei үстөмдүк кылып, рыноктук үлүшү тиешелүүлүгүнө жараша 28%, 21% жана 13% түзгөн. Yole консалтинг фирмасынын эсептөөлөрүнө ылайык, GaAs субстраттарынын дүйнөлүк сатуусу (2 дюймдук эквиваленттерге айландырылган) 2019-жылы болжол менен 20 миллион даанага жеткен жана 2025-жылга чейин 35 миллион даанадан ашат деп болжолдонууда. Дүйнөлүк GaAs субстрат рыногу 2019-жылы болжол менен 200 миллион долларга бааланган жана 2025-жылга чейин 348 миллион долларга жетет деп күтүлүүдө, ал эми жылдык өсүү темпи (CAGR) 2019-жылдан 2025-жылга чейин 9,67% түзөт.
4. Кремний карбидинин монокристалы
Учурда рынок 2 дюймдук жана 3 дюймдук диаметрдеги кремний карбидинин (SiC) монокристаллдарынын өсүшүн толук колдой алат. Көптөгөн компаниялар 4 дюймдук 4H тибиндеги SiC монокристаллдарынын ийгиликтүү өсүшү жөнүндө билдиришти, бул Кытайдын SiC кристаллдарын өстүрүү технологиясында дүйнөлүк деңгээлдеги деңгээлге жеткенин билдирет. Бирок, коммерциялаштырууга чейин дагы эле олуттуу ажырым бар.
Жалпысынан алганда, суюк фазалуу ыкмалар менен өстүрүлгөн SiC куймалары салыштырмалуу кичинекей, калыңдыгы сантиметр деңгээлинде болот. Бул дагы SiC пластиналарынын кымбат болушунун себеби.
XKH сапфир, кремний карбиди (SiC), кремний пластиналары жана керамика сыяктуу өзөктүү жарым өткөргүч материалдарды изилдөө жана иштеп чыгууга жана жекелештирилген иштетүүгө адистешкен, кристаллдын өсүшүнөн тартып так иштетүүгө чейинки толук баалуулук чынжырын камтыйт. Интеграцияланган өнөр жай мүмкүнчүлүктөрүн колдонуп, биз лазердик системаларда, жарым өткөргүчтөрдү жасоодо жана кайра жаралуучу энергия колдонмолорунда өзгөчө экологиялык талаптарды канааттандыруу үчүн жекелештирилген кесүү, беттик каптоо жана татаал геометрияны жасоо сыяктуу жекелештирилген чечимдер менен колдоого алынган жогорку өндүрүмдүү сапфир пластиналарын, кремний карбидинин субстраттарын жана өтө жогорку тазалыктагы кремний пластиналарын сунуштайбыз.
Сапат стандарттарына ылайык, биздин продукциялар микрон деңгээлиндеги тактыкка, >1500°C жылуулук туруктуулугуна жана жогорку коррозияга туруктуулукка ээ, бул катаал иштөө шарттарында ишенимдүүлүктү камсыз кылат. Мындан тышкары, биз кварц субстраттарын, металл/металл эмес материалдарды жана башка жарым өткөргүч класстагы компоненттерди жеткирип беребиз, бул ар кандай тармактардагы кардарлар үчүн прототиптөөдөн массалык өндүрүшкө чейин үзгүлтүксүз өтүүнү камсыз кылат.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 29-августу