Бір кристалдар табиғатта сирек кездеседі және олар пайда болған кезде де олар әдетте өте кішкентай (әдетте миллиметрлік (мм) масштабта) және алу қиын. Есептелген гауһар тастар, изумрудтар, агаттар және т.б., әдетте, өнеркәсіптік қолданбаларды айтпағанда, нарықтық айналымға енбейді; көпшілігі музейлерде көрмеге қойылған. Дегенмен, кейбір монокристалдар интегралдық схема өнеркәсібіндегі монокристалды кремний, оптикалық линзаларда жиі қолданылатын сапфир және үшінші буын жартылай өткізгіштерде серпін алып жатқан кремний карбиді сияқты маңызды өнеркәсіптік құндылыққа ие. Бұл монокристалдарды өнеркәсіптік түрде жаппай өндіру мүмкіндігі өнеркәсіптік және ғылыми технологиядағы күшті ғана емес, сонымен бірге байлықтың символы болып табылады. Өнеркәсіптегі монокристалды өндіруге қойылатын негізгі талап үлкен өлшем болып табылады, өйткені бұл шығындарды тиімдірек азайтудың кілті болып табылады. Төменде нарықта жиі кездесетін монокристалдар берілген:
1. Сапфир монокристалы
Сапфир монокристалы α-Al₂O₃ болып табылады, оның алтыбұрышты кристалдық жүйесі, Mohs қаттылығы 9 және тұрақты химиялық қасиеттері бар. Ол қышқыл немесе сілтілі коррозиялық сұйықтықтарда ерімейді, жоғары температураға төзімді және тамаша жарық өткізгіштігін, жылу өткізгіштігін және электр оқшаулауын көрсетеді.
Кристалдағы Al иондары Ti және Fe иондарымен ауыстырылса, кристал көк болып көрінеді және сапфир деп аталады. Егер Cr иондарымен ауыстырылса, ол қызыл болып көрінеді және рубин деп аталады. Дегенмен, өнеркәсіптік сапфир таза α-Al₂O₃, түссіз және мөлдір, қоспасыз.
Өнеркәсіптік сапфир әдетте қалыңдығы 400–700 мкм және диаметрі 4–8 дюйм болатын пластиналар түрінде болады. Бұл пластиналар ретінде белгілі және кристалды құймалардан кесілген. Төменде бір кристалды пештен жаңадан алынған, әлі жылтыратылған немесе кесілмеген құйма көрсетілген.
2018 жылы Ішкі Моңғолиядағы Jinghui Electronic Company әлемдегі ең үлкен 450 кг ультра үлкен сапфир кристалын сәтті өсірді. Әлемдегі алдыңғы ең үлкен сапфир кристалы Ресейде шығарылған 350 кг кристалл болды. Суретте көрсетілгендей, бұл кристалдың қалыпты пішіні бар, толығымен мөлдір, жарықтар мен түйіршіктер шекаралары жоқ, көпіршіктері аз.
2. Монокристалды кремний
Қазіргі уақытта интегралдық микросхемалар үшін қолданылатын монокристалды кремнийдің тазалығы 99,999999% -дан 99,999999999% (9–11 тоғыз) аралығында, ал 420 кг кремний құймасы алмаз тәрізді мінсіз құрылымды сақтауы керек. Табиғатта тіпті бір караттық (200 мг) гауһар салыстырмалы түрде сирек кездеседі.
Бір кристалды кремний құймаларының жаһандық өндірісінде бес ірі компания басым: Жапонияның Shin-Etsu (28,0%), Жапонияның SUMCO (21,9%), Тайваньның GlobalWafers (15,1%), Оңтүстік Кореяның SK Siltron (11,6%) және Германияның Siltronic (11,3%). Тіпті материктік Қытайдағы ең ірі жартылай өткізгіш пластиналар өндірушісі NSIG нарық үлесінің тек 2,3% ғана иеленеді. Дегенмен, жаңадан келген адам ретінде оның әлеуетін бағаламау керек. 2024 жылы NSIG интегралдық микросхемалар үшін 300 мм кремний пластинасы өндірісін жаңарту жобасына инвестициялауды жоспарлап отыр, жалпы инвестиция көлемі ¥13,2 млрд.
Чиптердің шикізаты ретінде жоғары тазалықтағы бір кристалды кремний құймалары диаметрі 6 дюймден 12 дюймге дейін дамып келеді. TSMC және GlobalFoundries сияқты жетекші халықаралық чип құю зауыттары 12 дюймдік кремний пластинкаларынан чиптерді нарықтың негізгі ағымына айналдыруда, ал 8 дюймдік пластиналар біртіндеп жойылуда. Отандық көшбасшы SMIC әлі де ең алдымен 6 дюймдік вафлиді пайдаланады. Қазіргі уақытта тек жапондық SUMCO жоғары тазалығы бар 12 дюймдік вафли субстраттарын шығара алады.
3. Галлий арсениді
Галлий арсениді (GaAs) пластиналары маңызды жартылай өткізгіш материал болып табылады және олардың мөлшері дайындау процесінде маңызды параметр болып табылады.
Қазіргі уақытта GaAs пластиналары әдетте 2 дюйм, 3 дюйм, 4 дюйм, 6 дюйм, 8 дюйм және 12 дюйм өлшемдерінде шығарылады. Олардың ішінде 6 дюймдік пластиналар ең көп қолданылатын сипаттамалардың бірі болып табылады.
Горизонтальды Бридгман (HB) әдісімен өсірілген монокристалдардың максималды диаметрі әдетте 3 дюймді құрайды, ал сұйық инкапсуляцияланған Чохральски (LEC) әдісі диаметрі 12 дюймге дейінгі монокристалдарды жасай алады. Дегенмен, LEC өсуі жоғары жабдық шығындарын талап етеді және біркелкі емес және жоғары дислокация тығыздығы бар кристалдарды береді. Vertical Gradient Freeze (VGF) және Vertical Bridgman (VB) әдістері қазіргі уақытта салыстырмалы түрде біркелкі құрылымы және төмен дислокация тығыздығы бар диаметрі 8 дюймге дейінгі монокристалдарды жасай алады.
4-дюймдік және 6-дюймдік жартылай оқшаулағыш GaAs жылтыратылған вафлиді өндіру технологиясын негізінен үш компания игереді: Жапонияның Sumitomo Electric Industries, Германияның Freiberger Compound Materials және АҚШ-тың AXT. 2015 жылға қарай 6 дюймдік субстраттар нарық үлесінің 90%-дан астамын құрады.
2019 жылы ғаламдық GaAs субстрат нарығында Freiberger, Sumitomo және Beijing Tongmei басым болды, нарық үлесі сәйкесінше 28%, 21% және 13% болды. Yole консалтингтік фирмасының бағалауы бойынша, GaAs субстраттарының жаһандық сатылымы (2 дюймдік эквиваленттерге айналдырылған) 2019 жылы шамамен 20 миллион данаға жетті және 2025 жылға қарай 35 миллион данадан асады деп болжануда. Ғаламдық GaAs субстрат нарығы 2019 жылы шамамен 200 миллион долларға бағаланды және жыл сайынғы өсу қарқыны 20 миллион долларға жетеді деп күтілуде 2025 жыл. (CAGR) 2019 жылдан 2025 жылға дейін 9,67%.
4. Кремний карбиді монокристалы
Қазіргі уақытта нарық 2 дюймдік және 3 дюймдік диаметрлі кремний карбидінің (SiC) монокристалдарының өсуін толығымен қолдай алады. Көптеген компаниялар 4 дюймдік 4H типті SiC монокристалдарының табысты өсуі туралы хабарлады, бұл Қытайдың SiC кристалын өсіру технологиясында әлемдік деңгейдегі деңгейге жеткенін көрсетеді. Дегенмен, коммерцияландыру алдында әлі де айтарлықтай алшақтық бар.
Әдетте, сұйық фазалық әдістермен өсірілген SiC құймалары салыстырмалы түрде шағын, қалыңдығы сантиметр деңгейінде болады. Бұл сонымен қатар SiC пластинкаларының жоғары құнының себебі болып табылады.
XKH кристалдық өсімнен бастап дәл өңдеуге дейінгі толық құн тізбегін қамтитын сапфир, кремний карбиді (SiC), кремний пластиналары және керамика сияқты негізгі жартылай өткізгіш материалдарды ҒЗТКЖ және тапсырыс бойынша өңдеуге маманданған. Біріктірілген өнеркәсіптік мүмкіндіктерді пайдалана отырып, біз лазерлік жүйелерде, жартылай өткізгіштерде және қайта өңделетін энергиялық қосымшаларда қоршаған ортаның төтенше талаптарын қанағаттандыру үшін тапсырыс бойынша кесу, беттік жабын және күрделі геометрияны жасау сияқты арнайы шешімдермен қолдау көрсетілетін жоғары өнімді сапфир пластиналарды, кремний карбидті негіздерді және ультра жоғары таза кремний пластиналарды ұсынамыз.
Сапа стандарттарын сақтай отырып, біздің өнімдерде микро-деңгейдегі дәлдік, >1500°C термиялық тұрақтылық және жоғары коррозияға төзімділік бар, бұл қатал жұмыс жағдайында сенімділікті қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, біз кварцты негіздерді, металл/металл емес материалдарды және басқа да жартылай өткізгішті құрамдас бөліктерді жеткіземіз, бұл барлық салалардағы клиенттер үшін прототиптеуден жаппай өндіріске үздіксіз өтуге мүмкіндік береді.
Жіберу уақыты: 29 тамыз 2025 ж