Semiconductors hutumika kama msingi wa enzi ya habari, na kila marudio ya nyenzo yanafafanua upya mipaka ya teknolojia ya binadamu. Kuanzia kizazi cha kwanza cha semikondukta zenye msingi wa silicon hadi nyenzo za kisasa za kizazi cha nne cha upana zaidi, kila hatua ya mageuzi imesukuma maendeleo ya mabadiliko katika mawasiliano, nishati na kompyuta. Kwa kuchanganua sifa na mantiki ya mpito ya uzalishaji wa nyenzo zilizopo za semicondukta, tunaweza kutabiri mwelekeo unaowezekana kwa semikondukta za kizazi cha tano huku tukichunguza njia za kimkakati za Uchina katika uwanja huu wa ushindani.
I. Sifa na Mantiki ya Mageuzi ya Vizazi Vinne vya Semikondukta
Semiconductors za Kizazi cha Kwanza: Enzi ya Wakfu wa Silicon-Germanium
Sifa: Semikondukta za msingi kama vile silikoni (Si) na germanium (Ge) hutoa ufanisi wa gharama na michakato ya uundaji wa kukomaa, ilhali inakabiliwa na mapengo finyu (Si: 1.12 eV; Ge: 0.67 eV), inayozuia uvumilivu wa voltage na utendakazi wa masafa ya juu.
Utumizi: Saketi zilizounganishwa, seli za jua, vifaa vya chini-voltage/masafa ya chini.
Kiendeshaji cha Mpito: Mahitaji yanayoongezeka ya utendaji wa masafa ya juu/joto la juu katika optoelectronics yalizidi uwezo wa silicon.
Semiconductors za Kizazi cha Pili: Mapinduzi ya Kiwanja ya III-V
Sifa: Michanganyiko ya III-V kama vile gallium arsenide (GaAs) na indium fosfidi (InP) ina mapengo mapana zaidi (GaAs: 1.42 eV) na uhamaji wa juu wa elektroni kwa RF na programu za picha.
Maombi: vifaa vya 5G RF, diode za laser, mawasiliano ya satelaiti.
Changamoto: Uhaba wa nyenzo (wingi wa indium: 0.001%), vipengele vya sumu (arseniki), na gharama kubwa za uzalishaji.
Kiendeshaji cha Mpito: Utumizi wa nishati/nguvu ulidai nyenzo zenye viwango vya juu vya kuharibika.
Semiconductors za Kizazi cha Tatu: Mapinduzi ya Nishati ya Wide Bandgap
Sifa: Silicon carbide (SiC) na gallium nitride (GaN) hutoa bandgap >3eV (SiC:3.2eV; GaN:3.4eV), yenye conductivity ya juu ya mafuta na sifa za juu-frequency.
Maombi: Vyombo vya umeme vya EV, vibadilishaji vya PV, miundombinu ya 5G.
Manufaa: 50%+ akiba ya nishati na 70% kupunguza ukubwa dhidi ya silicon.
Kiendeshaji cha Mpito: Kompyuta ya AI/quantum inahitaji nyenzo zilizo na vipimo vya utendakazi uliokithiri.
Semiconductors ya Kizazi cha Nne: Ukanda wa Mstari Uliopana wa Frontier
Sifa: Oksidi ya Gallium (Ga₂O₃) na almasi (C) hufikia mapengo ya bend hadi 4.8eV, ikichanganya upinzani wa kiwango cha chini sana wa upinzani na ustahimilivu wa volteji ya kV.
Utumizi: IC zenye nguvu ya juu-voltage, vigunduzi vya kina-UV, mawasiliano ya quantum.
Mafanikio: Vifaa vya Ga₂O₃ vinastahimili >8kV, ufanisi unaoongezeka mara tatu wa SiC.
Mantiki ya Mageuzi: Kurukaruka kwa kiwango cha utendaji kunahitajika ili kushinda vikomo vya kimwili.
I. Mitindo ya Semicondukta ya Kizazi cha Tano: Nyenzo za Quantum & Usanifu wa 2D
Vekta zinazowezekana za maendeleo ni pamoja na:
1. Vihami vya Juu: Uendeshaji wa uso na insulation ya wingi huwezesha umeme usio na hasara.
2. Nyenzo za 2D: Graphene/MoS₂ hutoa jibu la masafa ya THz na upatanifu wa kielektroniki unaonyumbulika.
3. Dots za Quantum & Fuwele za Picha: Uhandisi wa bandgap huwezesha ushirikiano wa optoelectronic-thermal.
4. Bio-Semiconductors: DNA/protini-msingi wa kujikusanya vifaa daraja biolojia na umeme.
5. Viendeshaji Muhimu: AI, violesura vya ubongo na kompyuta, na mahitaji ya ubora wa juu wa halijoto ya chumba.
II. Fursa za Uchina za Semiconductor: Kutoka Mfuasi hadi Kiongozi
1. Mafanikio ya Teknolojia
• Kizazi cha 3: Uzalishaji mkubwa wa substrates za SiC za inchi 8; SiC MOSFET za daraja la gari katika magari ya BYD
• Kizazi cha 4: mafanikio ya inchi 8 ya Ga₂O₃ ya XUPT na CETC46
2. Usaidizi wa Sera
• Mpango wa 14 wa Miaka Mitano unatanguliza semicondukta za kizazi cha 3
• Fedha za viwanda za yuan mia bilioni za mkoa zimeanzishwa
• Vifaa vya GaN vya Milestones inchi 6-8 na transistors za Ga₂O₃ vilivyoorodheshwa kati ya maendeleo 10 bora ya teknolojia mwaka wa 2024
III. Changamoto na Suluhu za Kimkakati
1. Vikwazo vya Kiufundi
• Ukuaji wa Kioo: Mavuno ya chini kwa bouli zenye kipenyo kikubwa (km, kupasuka kwa Ga₂O₃)
• Viwango vya Kuegemea: Ukosefu wa itifaki zilizowekwa za majaribio ya uzee wa nguvu ya juu/masafa ya juu.
2. Mapungufu ya Mnyororo wa Ugavi
• Vifaa: <20% ya maudhui ya ndani kwa wakulima wa fuwele wa SiC
• Kuasili: Mapendeleo ya mkondo wa chini kwa vipengele vilivyoletwa
3. Njia za kimkakati
• Ushirikiano wa Viwanda na Taaluma: Umeigwa baada ya “Muungano wa Semiconductor wa Kizazi cha Tatu”
• Niche Focus: Kutanguliza mawasiliano quantum/masoko ya nishati mpya
• Ukuzaji wa Vipaji: Anzisha programu za kitaaluma za "Chip Science & Engineering".
Kutoka silicon hadi Ga₂O₃, mageuzi ya semiconductor yanaangazia ushindi wa binadamu juu ya mipaka ya kimwili. Fursa ya Uchina iko katika kufahamu nyenzo za kizazi cha nne huku ikianzisha uvumbuzi wa kizazi cha tano. Kama vile Msomi Yang Deren alivyosema: "Uvumbuzi wa kweli unahitaji kubuni njia ambazo hazijapitiwa." Harambee ya sera, mtaji, na teknolojia itaamua hatima ya China ya semiconductor.
XKH imeibuka kama mtoaji wa suluhisho zilizounganishwa kiwima anayebobea katika nyenzo za hali ya juu za semiconductor katika vizazi vingi vya teknolojia. Kwa umahiri wa kimsingi unaojumuisha ukuaji wa fuwele, uchakataji wa usahihi, na teknolojia ya utendakazi ya upakaji rangi, XKH hutoa substrates zenye utendakazi wa juu na kaki za epitaxial kwa matumizi ya kisasa katika umeme wa umeme, mawasiliano ya RF na mifumo ya optoelectronic. Mfumo wetu wa ikolojia wa utengenezaji unajumuisha michakato ya umiliki wa kutengeneza kabidi ya silicon ya inchi 4-8 na kaki za nitridi za gallium zenye udhibiti wa kasoro zinazoongoza katika tasnia, huku tukidumisha programu amilifu za R&D katika nyenzo zinazoibuka za mkanda mpana zaidi ikiwa ni pamoja na oksidi ya gallium na halvledare ya almasi. Kupitia ushirikiano wa kimkakati na taasisi zinazoongoza za utafiti na watengenezaji vifaa, XKH imeunda jukwaa la uzalishaji linalonyumbulika linaloweza kusaidia utengenezaji wa kiwango cha juu cha bidhaa zilizosanifiwa na uundaji maalum wa suluhu za nyenzo zilizobinafsishwa. Utaalam wa kiufundi wa XKH unaangazia kushughulikia changamoto muhimu za tasnia kama vile kuboresha ulinganifu wa kaki kwa vifaa vya umeme, kuimarisha udhibiti wa joto katika utumizi wa RF, na kuunda miundo mipya ya vifaa vya picha vya kizazi kijacho. Kwa kuchanganya sayansi ya nyenzo ya hali ya juu na uwezo wa uhandisi wa usahihi, XKH huwezesha wateja kushinda vikwazo vya utendakazi katika matumizi ya masafa ya juu, nguvu ya juu, na mazingira ya hali ya juu huku ikisaidia mpito wa tasnia ya semiconductor ya ndani kuelekea uhuru mkubwa wa ugavi.
Ifuatayo ni kaki ya XKH's 12inchsapphire & 12inch SiC substrate:
Muda wa kutuma: Juni-06-2025