Жартылай өткізгіштер ақпараттық дәуірдің ірге тасы ретінде қызмет етеді, әрбір материалдық итерация адам технологиясының шекарасын қайта анықтайды. Бірінші буындағы кремний негізіндегі жартылай өткізгіштерден бүгінгі төртінші буындағы ультра кең диапазонды материалдарға дейін әрбір эволюциялық секіріс коммуникациялар, энергетика және есептеуіш саласындағы трансформациялық жетістіктерге түрткі болды. Қолданыстағы жартылай өткізгіш материалдардың сипаттамалары мен буындық ауысу логикасын талдау арқылы біз Қытайдың осы бәсекеге қабілетті аренадағы стратегиялық жолдарын зерттей отырып, бесінші буын жартылай өткізгіштерінің ықтимал бағыттарын болжай аламыз.
I. Жартылай өткізгішті төрт ұрпақтың сипаттамасы және эволюциялық логикасы
Бірінші буын жартылай өткізгіштер: кремний-германий негізінің дәуірі
Сипаттамалары: Кремний (Si) және германий (Ge) сияқты элементтік жартылай өткізгіштер үнемділік пен жетілген өндірістік процестерді ұсынады, бірақ тар жолақ аралықтарынан зардап шегеді (Si: 1,12 эВ; Ge: 0,67 эВ), кернеуге төзімділікті және жоғары жиілікті өнімділікті шектейді.
Қолданылуы: Интегралды схемалар, күн батареялары, төмен вольтты/төмен жиілікті құрылғылар.
Өтпелі драйвер: Оптоэлектроникада жоғары жиілікті/жоғары температура өнімділігіне сұраныстың өсуі кремний мүмкіндіктерінен асып түсті.
Екінші буындағы жартылай өткізгіштер: III-V құрама революция
Сипаттамалары: Галлий арсениді (GaAs) және индий фосфиді (InP) сияқты III-V қосылыстары кеңірек жолақ аралықтары (GaAs: 1,42 эВ) және РЖ және фотоникалық қолданбалар үшін жоғары электрондардың қозғалғыштығымен ерекшеленеді.
Қолданылуы: 5G RF құрылғылары, лазерлік диодтар, спутниктік байланыс.
Қиындықтар: Материалдың тапшылығы (индийдің көптігі: 0,001%), улы элементтер (мышьяк) және өндірістің жоғары құны.
Өтпелі драйвер: Энергия/қуат қолданбалары бұзылу кернеуі жоғары материалдарды қажет етеді.
Үшінші буын жартылай өткізгіштер: кең жолақты энергетикалық революция
Сипаттамалары: кремний карбиді (SiC) және галлий нитриді (GaN) жоғары жылу өткізгіштік және жоғары жиілік сипаттамалары бар >3эВ (SiC:3,2eV; GaN:3,4eV) жолақ аралықтарын береді.
Қолданулар: EV қуат тізбегі, PV инверторлары, 5G инфрақұрылымы.
Артықшылықтары: 50%+ энергия үнемдеу және кремнийге қарағанда өлшемді 70% азайту.
Өтпелі драйвер: AI/кванттық есептеулер экстремалды өнімділік көрсеткіштері бар материалдарды қажет етеді.
Төртінші буын жартылай өткізгіштер: ультра кең диапазондық шекара
Сипаттамалары: Галлий оксиді (Ga₂O₃) және алмаз (C) 4,8эВ дейінгі жолақ аралықтарына жетеді, бұл өте төмен қарсылықты кВ класындағы кернеуге төзімділікпен біріктіреді.
Қолданылуы: Ультра жоғары вольтты IC, терең ультракүлгін детекторлар, кванттық байланыс.
Жетістіктер: Ga₂O₃ құрылғылары SiC тиімділігін үш есе арттыра отырып, >8кВ төзімді.
Эволюциялық логика: физикалық шектеулерді еңсеру үшін кванттық ауқымдағы өнімділік секірістері қажет.
I. Бесінші буын жартылай өткізгіштердің трендтері: кванттық материалдар және 2D сәулеттері
Потенциалды даму векторларына мыналар жатады:
1. Топологиялық оқшаулағыштар: көлемді оқшаулағышпен беттік өткізгіштік электрониканың нөлдік жоғалуына мүмкіндік береді.
2. 2D материалдары: Графен/MoS₂ THz жиілігінің жауабын және электрониканың икемді үйлесімділігін ұсынады.
3. Кванттық нүктелер және фотондық кристалдар: жолақты инженерия оптоэлектронды-жылулық интеграцияға мүмкіндік береді.
4. Био-жартылай өткізгіштер: ДНҚ/ақуыз негізіндегі өздігінен құрастырылатын материалдар биология мен электрониканы байланыстырады.
5. Негізгі драйверлер: AI, ми-компьютер интерфейстері және бөлме температурасының асқын өткізгіштік талаптары.
II. Қытайдың жартылай өткізгіш мүмкіндіктері: ізбасардан көшбасшыға дейін
1. Технологиядағы жетістіктер
• 3-ші буын: 8 дюймдік SiC субстраттарын жаппай өндіру; BYD көліктеріндегі автомобильдік деңгейдегі SiC MOSFET
• 4-ші буын: XUPT және CETC46 ұсынған 8 дюймдік Ga₂O₃ эпитаксистік жетістіктері
2. Саясатты қолдау
• 14-ші бесжылдықта 3-ші текті жартылай өткізгіштерге басымдық берілген
• Провинциялық жүз миллиард юаньдық өнеркәсіп қорлары құрылды
• 6-8 дюймдік GaN құрылғылары мен Ga₂O₃ транзисторлары 2024 жылғы үздік 10 технологиялық жетістіктердің тізіміне енгізілген.
III. Қиындықтар мен стратегиялық шешімдер
1. Техникалық кедергілер
• Кристаллдың өсуі: үлкен диаметрлі бультер үшін төмен өнімділік (мысалы, Ga₂O₃ крекинг)
• Сенімділік стандарттары: жоғары қуатты/жоғары жиілікті ескіру сынақтары үшін белгіленген хаттамалардың болмауы
2. Жеткізу тізбегіндегі бос орындар
• Жабдық: SiC кристалдарын өсірушілер үшін <20% отандық мазмұн
• Қабылдау: импортталған құрамдастардың төменгі ағынды таңдауы
3. Стратегиялық жолдар
• Өнеркәсіп пен академияның ынтымақтастығы: «Үшінші буын жартылай өткізгіштер альянсынан» үлгіленген
• Нише фокус: кванттық коммуникацияларға/жаңа энергия нарықтарына басымдық беріңіз
• Дарындылықты дамыту: «Chip Science & Engineering» академиялық бағдарламаларын құру
Кремнийден Ga₂O₃-ға дейін жартылай өткізгіш эволюциясы адамзаттың физикалық шектеулерді жеңуін сипаттайды. Қытайдың мүмкіндігі төртінші буынның материалдарын меңгеру және бесінші гендік инновацияларды енгізуде. Академик Ян Дерен атап өткендей: «Нағыз инновация өтпеген жолдарды жасауды талап етеді». Саясаттың, капиталдың және технологияның синергиясы Қытайдың жартылай өткізгіш тағдырын анықтайды.
XKH бірнеше технология буындарында озық жартылай өткізгіш материалдарға маманданған тігінен біріктірілген шешімдер жеткізушісі ретінде пайда болды. Кристаллдың өсуін, дәл өңдеуді және функционалды жабын технологияларын қамтитын негізгі құзыреттерге ие бола отырып, XKH қуатты электроникада, РЖ байланысында және оптоэлектрондық жүйелерде алдыңғы қатарлы қолданбалар үшін жоғары өнімді субстраттар мен эпитаксиалды пластиналар ұсынады. Біздің өндірістік экожүйеміз 4-8 дюймдік кремний карбиді мен галлий нитриді пластинкаларын өндіруге арналған меншікті процестерді қамтиды, сонымен қатар галлий оксиді мен алмаз жартылай өткізгіштерін қоса алғанда, ультра кең диапазонды материалдарда белсенді ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық бағдарламаларды сақтай отырып, саладағы жетекші ақауларды бақылау. Жетекші ғылыми-зерттеу институттарымен және жабдық өндірушілерімен стратегиялық ынтымақтастық арқылы XKH стандартталған өнімдердің жоғары көлемін өндіруге және тапсырыстық материал шешімдерін мамандандырылған әзірлеуге қолдау көрсетуге қабілетті икемді өндірістік платформаны әзірледі. XKH техникалық тәжірибесі қуат құрылғылары үшін пластинаның біркелкілігін жақсарту, РЖ қолданбаларында жылуды басқаруды жақсарту және келесі ұрпақ фотоникалық құрылғылар үшін жаңа гетероқұрылымдарды әзірлеу сияқты маңызды салалық мәселелерді шешуге бағытталған. Жетілдірілген материалтануды дәл инженерлік мүмкіндіктермен үйлестіре отырып, XKH тұтынушыларға жоғары жиілікті, жоғары қуатты және экстремалды орта қолданбаларында өнімділік шектеулерін жеңуге мүмкіндік береді, сонымен бірге отандық жартылай өткізгіштер өнеркәсібінің жеткізу тізбегінің үлкен тәуелсіздігіне өтуін қолдайды.
Төменде XKH 12 дюймдік сапфир вафли және 12 дюймдік SiC субстраты берілген:
Жіберу уақыты: 06 маусым 2025 ж