Жарым өткөргүчтөр маалымат доорунун пайдубалын түзөт, ар бир материалдык итерация адамзат технологиясынын чектерин кайрадан аныктайт. Биринчи муундагы кремний негизиндеги жарым өткөргүчтөрдөн баштап, бүгүнкү күндөгү төртүнчү муундагы өтө кең тилкелүү материалдарга чейин, ар бир эволюциялык секирик байланыш, энергетика жана эсептөө тармагындагы трансформациялык жетишкендиктерге түрткү болду. Учурдагы жарым өткөргүч материалдардын мүнөздөмөлөрүн жана муундук өтүү логикасын талдоо менен, биз бешинчи муундагы жарым өткөргүчтөрдүн потенциалдуу багыттарын алдын ала айта алабыз, ошол эле учурда Кытайдын бул атаандаштык аренадагы стратегиялык жолдорун изилдей алабыз.
I. Жарым өткөргүчтөрдүн төрт муунунун мүнөздөмөлөрү жана эволюциялык логикасы
Биринчи муундагы жарым өткөргүчтөр: Кремний-Германийдин негиздөө доору
Мүнөздөмөлөрү: Кремний (Si) жана германий (Ge) сыяктуу элементтик жарым өткөргүчтөр үнөмдүү жана жетилген өндүрүш процесстерин сунушташат, бирок тар тилкелүү диапазондордон (Si: 1,12 эВ; Ge: 0,67 эВ) жапа чегишет, бул чыңалууга чыдамдуулукту жана жогорку жыштыктагы иштөөнү чектейт.
Колдонулушу: Интегралдык микросхемалар, күн батареялары, төмөнкү чыңалуудагы/төмөнкү жыштыктагы түзүлүштөр.
Өткөөл кыймылдаткыч күч: Оптоэлектроникада жогорку жыштыктагы/жогорку температурадагы иштөөгө болгон суроо-талаптын өсүшү кремнийдин мүмкүнчүлүктөрүнөн ашып түштү.
Экинчи муундагы жарым өткөргүчтөр: III-V кошулма революциясы
Мүнөздөмөлөрү: Галлий арсениди (GaAs) жана индий фосфиди (InP) сыяктуу III-V кошулмалары кеңири тилкелүү боштуктарга (GaAs: 1,42 эВ) жана радиожыштык жана фотондук колдонмолор үчүн жогорку электрон кыймылдуулугуна ээ.
Колдонулушу: 5G RF түзмөктөрү, лазердик диоддор, спутниктик байланыш.
Кыйынчылыктар: Материалдын жетишсиздиги (индийдин көптүгү: 0,001%), уулуу элементтер (мышьяк) жана өндүрүштүн жогорку чыгымдары.
Өткөөл кыймылдаткыч: Энергия/кубат колдонмолору жогорку бузулуу чыңалуусуна ээ материалдарды талап кылган.
Үчүнчү муундагы жарым өткөргүчтөр: кең тилкелүү энергия төңкөрүшү
Мүнөздөмөлөрү: Кремний карбиди (SiC) жана галлий нитриди (GaN) >3 эВ (SiC:3.2 эВ; GaN:3.4 эВ) тилкелүү боштуктарды камсыз кылат, бул жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүгүнө жана жогорку жыштыктагы мүнөздөмөлөргө ээ.
Колдонулушу: Электр унааларынын кыймылдаткычтары, фотоэлектрдик инверторлор, 5G инфраструктурасы.
Артыкчылыктары: кремнийге салыштырмалуу 50%дан ашык энергияны үнөмдөө жана өлчөмүн 70%га кичирейтүү.
Өткөөл кыймылдаткыч: Жасалма интеллект/кванттык эсептөө өтө жогорку көрсөткүчтөргө ээ материалдарды талап кылат.
Төртүнчү муундагы жарым өткөргүчтөр: өтө кең тилкелүү өткөргүч чек арасы
Мүнөздөмөлөрү: Галлий кычкылы (Ga₂O₃) жана алмаз (C) 4,8 эВге чейинки тилкелүү аралыктарга жетишет, бул өтө төмөнкү каршылыкты кВ классындагы чыңалууга чыдамдуулук менен айкалыштырат.
Колдонулушу: Өтө жогорку чыңалуудагы интегралдык микросхемалар, терең ультрафиолет детекторлору, кванттык байланыш.
Жетишкендиктер: Ga₂O₃ түзүлүштөрү >8 кВ чыңалууга туруштук берет, бул SiCдин натыйжалуулугун үч эсе жогорулатат.
Эволюциялык логика: Физикалык чектөөлөрдү жеңүү үчүн кванттык масштабдагы аткаруу секириктери керек.
I. Бешинчи муундагы жарым өткөргүчтөрдүн тенденциялары: Кванттык материалдар жана 2D архитектуралары
Потенциалдуу өнүгүү векторлору төмөнкүлөрдү камтыйт:
1. Топологиялык изоляторлор: Көлөмдүү изоляция менен беттик өткөрүмдүүлүк нөлдүк жоготуусуз электрониканы иштетүүгө мүмкүндүк берет.
2. 2D материалдар: Графен/MoS₂ THz жыштыгына жооп кайтарууну жана ийкемдүү электроника шайкештигин сунуштайт.
3. Кванттык чекиттер жана фотондук кристаллдар: Транзакциялык аралык инженериясы оптоэлектрондук-термикалык интеграцияны камсыз кылат.
4. Био-жарым өткөргүчтөр: ДНК/белок негизиндеги өзүн-өзү чогултуучу материалдар биология менен электрониканы бириктирет.
5. Негизги кыймылдаткычтар: Жасалма интеллект, мээ-компьютер интерфейстери жана бөлмө температурасынын өтө өткөргүчтүгү талаптары.
II. Кытайдын жарым өткөргүчтөр боюнча мүмкүнчүлүктөрү: жолдоочудан лидерге чейин
1. Технологиялык жетишкендиктер
• 3-муундагы: BYD унааларында 8 дюймдук SiC субстраттарын массалык түрдө өндүрүү; автомобиль классындагы SiC MOSFETтери
• 4-муундагы: XUPT жана CETC46 тарабынан иштелип чыккан 8 дюймдук Ga₂O₃ эпитаксиясындагы жетишкендиктер
2. Саясатты колдоо
• 14-беш жылдык план үчүнчү муундагы жарым өткөргүчтөргө артыкчылык берет
• Провинциялык жүз миллиард юаньдык өнөр жай фонддору түзүлдү
• 2024-жылдагы эң мыкты 10 технологиялык жетишкендиктин катарына 6-8 дюймдук GaN түзмөктөрү жана Ga₂O₃ транзисторлору киргизилген этаптар
III. Кыйынчылыктар жана стратегиялык чечимдер
1. Техникалык тоскоолдуктар
• Кристаллдын өсүшү: Чоң диаметрдеги бульдордо (мисалы, Ga₂O₃ крекингинде) төмөн түшүмдүүлүк
• Ишенимдүүлүк стандарттары: Жогорку кубаттуулуктагы/жогорку жыштыктагы картаюу сыноолору үчүн белгиленген протоколдордун жоктугу
2. Жеткирүү чынжырындагы кемчиликтер
• Жабдуулар: SiC кристалл өстүрүүчүлөр үчүн <20% жергиликтүү камтуу
• Кабыл алуу: Импорттолгон компоненттер үчүн төмөнкү агымга артыкчылык берилет
3. Стратегиялык жолдор
• Өнөр жай-академиялык кызматташтык: "Үчүнчү муундагы жарым өткөргүчтөр альянсынын" үлгүсү боюнча
• Тармактык багыт: Кванттык байланышка/жаңы энергия рынокторуна артыкчылык берүү
• Таланттарды өнүктүрүү: "Чип илими жана инженериясы" академиялык программаларын түзүү
Кремнийден Ga₂O₃го чейин, жарым өткөргүчтөрдүн эволюциясы адамзаттын физикалык чектөөлөрдү жеңип чыгышын баяндайт. Кытайдын мүмкүнчүлүгү төртүнчү муундагы материалдарды өздөштүрүүдө жана бешинчи муундагы инновацияларды алдыңкы орунга коюуда. Академик Ян Дерен белгилегендей: "Чыныгы инновация басып өтүлбөгөн жолдорду түзүүнү талап кылат". Саясаттын, капиталдын жана технологиянын синергиясы Кытайдын жарым өткөргүчтөрүнүн тагдырын аныктайт.
XKH бир нече технологиялык муундардагы өнүккөн жарым өткөргүч материалдарга адистешкен вертикалдуу интеграцияланган чечимдерди жеткирүүчү катары пайда болду. Кристаллдын өсүшүн, так иштетүүнү жана функционалдык каптоо технологияларын камтыган негизги компетенциялары менен XKH электр электроникасында, радио жыштык байланышында жана оптоэлектрондук системаларда алдыңкы колдонмолор үчүн жогорку өндүрүмдүү субстраттарды жана эпитаксиалдык пластиналарды жеткирет. Биздин өндүрүш экосистемасы галлий кычкылы жана алмаз жарым өткөргүчтөрүн камтыган жаңы ультра кең тилкелүү материалдарда активдүү изилдөө жана иштеп чыгуу программаларын сактоо менен бирге, тармакта алдыңкы кемчиликтерди көзөмөлдөө менен 4-8 дюймдук кремний карбидин жана галлий нитриди пластиналарын өндүрүү үчүн менчик процесстерди камтыйт. Алдыңкы изилдөө институттары жана жабдууларды өндүрүүчүлөр менен стратегиялык кызматташуу аркылуу XKH стандартташтырылган продукцияларды көп көлөмдө өндүрүүнү жана ылайыкташтырылган материалдык чечимдерди адистештирилген иштеп чыгууну колдоого жөндөмдүү ийкемдүү өндүрүш платформасын иштеп чыкты. XKHтин техникалык тажрыйбасы электр түзмөктөрү үчүн пластиналардын бирдейлигин жакшыртуу, радио жыштык колдонмолорунда жылуулукту башкарууну күчөтүү жана кийинки муундагы фотондук түзмөктөр үчүн жаңы гетероструктураларды иштеп чыгуу сыяктуу маанилүү тармактык көйгөйлөрдү чечүүгө багытталган. XKH алдыңкы материал таанууну так инженердик мүмкүнчүлүктөр менен айкалыштыруу менен, кардарларга жогорку жыштыктагы, жогорку кубаттуулуктагы жана экстремалдык чөйрөдөгү колдонмолордо иштөө чектөөлөрүн жеңүүгө мүмкүндүк берет, ошол эле учурда ата мекендик жарым өткөргүч өнөр жайынын жеткирүү чынжырынын көз карандысыздыгына өтүүсүн колдойт.
Төмөндө XKHтин 12 дюймдук сапфир пластинасы жана 12 дюймдук SiC негизи келтирилген:
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 6-июну