Krîstalên yekane di xwezayê de kêm in, û tewra dema ku ew çêdibin jî, ew bi gelemperî pir piçûk in - bi gelemperî li ser pîvana mîlîmetreyê (mm) - û zehmet têne bidestxistin. Elmas, zumrûd, agat, û hwd. yên ku têne ragihandin, bi gelemperî nakevin nav bazara gerê, bila sepanên pîşesaziyê jî nebin; piraniya wan di muzexaneyan de ji bo pêşangehê têne pêşandan. Lêbelê, hin krîstalên yekane xwedî nirxek pîşesaziyê ya girîng in, wekî silîkona krîstala yekane di pîşesaziya devreyên entegre de, safîr ku bi gelemperî di lensên optîkî de tê bikar anîn, û karbîda silîkonê, ku di nîvconductorên nifşa sêyemîn de lezê digire. Şîyana hilberîna girseyî ya van krîstalên yekane bi awayekî pîşesaziyê ne tenê hêzê di teknolojiya pîşesazî û zanistî de temsîl dike, lê di heman demê de sembola dewlemendiyê ye jî. Pêdiviya sereke ji bo hilberîna krîstala yekane di pîşesaziyê de mezinahiya mezin e, ji ber ku ev mifteya kêmkirina lêçûnan bi bandortir e. Li jêr çend krîstalên yekane yên ku bi gelemperî li sûkê têne dîtin hene:
1. Krîstala Yekane ya Safîr
Krîstala yekane ya safîr ji α-Al₂O₃ re tê gotin, ku xwedan pergalek krîstal a şeşalî, hişkiya Mohs a 9, û taybetmendiyên kîmyewî yên sabît e. Ew di şilekên korozîf ên asîdî an alkalîn de nayê çareser kirin, li hember germahiyên bilind berxwedêr e, û veguhestina ronahiyê, îzolasyona germî û îzolasyona elektrîkê ya pir baş nîşan dide.
Eger îyonên Al di krîstalê de bi îyonên Ti û Fe werin guhertin, krîstal şîn xuya dike û jê re safîr tê gotin. Eger îyonên Cr werin guhertin, sor xuya dike û jê re yaqût tê gotin. Lêbelê, safîra pîşesaziyê α-Al₂O₃ ya paqij e, bê reng û zelal e, bê qirêjî ye.
Safîrê pîşesaziyê bi gelemperî şiklê waferan digire, stûriya wan 400–700 μm û qûtra wan 4–8 înç e. Ev wekî wafer têne zanîn û ji qelpên krîstal têne birîn. Li jêr tê nîşandan qelpek nû ji firneyek krîstal a yekane hatiye kişandin, hîn nehatiye cilandin an birîn.
Di sala 2018an de, Şîrketa Elektronîkî ya Jinghui li Mongolyaya Hundir bi serkeftî mezintirîn krîstala safîrê ya ultra mezin a cîhanê 450 kg mezin kir. Krîstala safîrê ya herî mezin a cîhanê ya berê krîstalek 350 kg bû ku li Rûsyayê dihat hilberandin. Wekî ku di wêneyê de tê dîtin, ev krîstal xwedî şiklek rêkûpêk e, bi tevahî zelal e, bê şikestin û sînorên dendikan e, û çend bilbil hene.
2. Silîkona Yek-Krîstal
Niha, silîkona krîstala yekane ya ku ji bo çîpên devreyên entegre tê bikar anîn, xwedî paqijiyek di navbera %99.99999999 û %99.999999999 (9–11 neh) de ye, û divê çîpek silîkonê ya 420 kg avahiyek bêkêmasî ya mîna elmasê biparêze. Di xwezayê de, heta elmasek yek karat (200 mg) jî nisbeten kêm e.
Pênc şîrketên mezin di hilberîna cîhanî ya îngotên silîkonê yên yek-krîstal de serdest in: Shin-Etsu ya Japonya (28.0%), SUMCO ya Japonya (21.9%), GlobalWafers ya Taywanê (15.1%), SK Siltron ya Koreya Başûr (11.6%), û Siltronic ya Almanya (11.3%). Heta mezintirîn hilberînerê waferên nîvconductor li Çîna sereke, NSIG, tenê bi qasî 2.3% ji para bazarê digire. Lêbelê, wekî nûhatî, divê potansiyela wê neyê kêmkirin. Di sala 2024an de, NSIG plan dike ku di projeyek ji bo nûjenkirina hilberîna waferên silîkonê yên 300 mm ji bo çerxên entegre de veberhênanê bike, bi veberhênanek giştî ya texmînkirî 13.2 mîlyar ¥.
Wek madeya xav ji bo çîpan, îngotên silîkonê yên krîstala yekane yên paqijiya bilind ji qutreyên 6 înç ber bi 12 înç ve diçin. Kargehên çîpan ên pêşeng ên navneteweyî, wekî TSMC û GlobalFoundries, ji waferên silîkonê yên 12 înç çîpan çêdikin û dikin bazara sereke, di heman demê de waferên 8 înç hêdî hêdî ji holê radibin. SMIC, pêşengê navxweyî, hîn jî bi giranî waferên 6 înç bikar tîne. Niha, tenê SUMCO ya Japonya dikare substratên waferên 12 înç ên paqijiya bilind hilberîne.
3. Gallyûm Arsenîd
Waflên Gallyum arsenîd (GaAs) materyalek nîvconductor a girîng in, û mezinahiya wan di pêvajoya amadekirinê de parametreyek krîtîk e.
Niha, waflên GaAs bi gelemperî di mezinahiyên 2 înç, 3 înç, 4 înç, 6 înç, 8 înç, û 12 înç de têne hilberandin. Di nav van de, waflên 6 înç yek ji taybetmendiyên herî berbelav in.
Herî zêde qûtra krîstalên yekane yên ku bi rêbaza Horizontal Bridgman (HB) têne mezin kirin bi gelemperî 3 înç e, lê rêbaza Liquid-Encapsulated Czochralski (LEC) dikare krîstalên yekane heta 12 înç di qûtra xwe de hilberîne. Lêbelê, mezinbûna LEC lêçûnên zêde yên alavan hewce dike û krîstalên bi ne-yekrengî û dendika dislokasyonê ya bilind çêdike. Rêbazên Vertical Gradient Freeze (VGF) û Vertical Bridgman (VB) niha dikarin krîstalên yekane heta 8 înç di qûtra xwe de hilberînin, bi avahiyek nisbeten yekreng û dendika dislokasyonê ya kêmtir.
Teknolojiya hilberînê ji bo waflên nîv-îzolekirî yên GaAs ên 4 înç û 6 înç bi giranî ji hêla sê şîrketan ve tê zanîn: Sumitomo Electric Industries ya Japonya, Freiberger Compound Materials ya Almanya, û AXT ya Amerîkî. Heta sala 2015an, substratên 6 înç ji sedî 90ê para bazarê pêk dianîn.
Di sala 2019an de, bazara substrata GaAs a cîhanî ji hêla Freiberger, Sumitomo, û Beijing Tongmei ve serdest bû, bi parên bazarê yên bi rêzê ve 28%, 21%, û 13%. Li gorî texmînên şîrketa şêwirmendiyê Yole, firotina cîhanî ya substratên GaAs (ku veguherî hevsengên 2 înç) di sala 2019an de gihîştiye nêzîkî 20 mîlyon perçeyan û tê texmînkirin ku heta sala 2025an ji 35 mîlyon perçeyan derbas bibe. Nirxa bazara substrata GaAs a cîhanî di sala 2019an de bi qasî 200 mîlyon dolarî bû û tê payîn ku heta sala 2025an bigihîje 348 mîlyon dolarî, bi rêjeya mezinbûna salane ya tevlihev (CAGR) ya 9.67% ji 2019 heta 2025an.
4. Krîstala Tekane ya Karbîda Sîlîkonê
Niha, bazar dikare bi tevahî piştgiriyê bide mezinbûna krîstalên yekane yên silicon carbide (SiC) yên bi qûtra 2 înç û 3 înç. Gelek şîrketan mezinbûna serketî ya krîstalên yekane yên SiC yên celebê 4H yên 4 înç ragihandine, ku ev yek nîşan dide ku Çîn di teknolojiya mezinbûna krîstala SiC de gihîştiye astên asta cîhanî. Lêbelê, hîn jî beriya bazirganîkirinê valahiyek girîng heye.
Bi gelemperî, îngotên SiC yên ku bi rêbazên qonaxa şile têne çandin nisbeten piçûk in, qalindahiya wan di asta santîmetreyan de ye. Ev jî sedemek ji bo lêçûna bilind a waflên SiC ye.
XKH di warê R&D û hilberandina xwerû ya materyalên nîvconductor ên bingehîn, di nav de safîr, karbîda silîkonê (SiC), waferên silîkonê, û seramîk de pispor e, ku tevahiya zincîra nirxê ji mezinbûna krîstalê bigire heya makînekirina rastîn vedihewîne. Bi karanîna kapasîteyên pîşesaziyê yên yekbûyî, em waferên safîrê yên performansa bilind, substratên karbîda silîkonê, û waferên silîkonê yên paqijiya ultra bilind peyda dikin, ku ji hêla çareseriyên xwerû yên wekî birîna xwerû, pêçandina rûberê, û çêkirina geometrîya tevlihev ve têne piştgirî kirin da ku daxwazên hawîrdorê yên tund di pergalên lazer, çêkirina nîvconductor, û sepanên enerjiya nûjenkirî de bicîh bînin.
Bi pabendbûna bi pîvanên kalîteyê, berhemên me xwedî rastbûna asta mîkron, aramiya germî ya >1500°C, û berxwedana korozyonê ya bilind in, ku di şert û mercên xebitandinê yên dijwar de pêbaweriyê misoger dikin. Wekî din, em substratên kuartz, materyalên metal/ne-metalîk, û pêkhateyên din ên asta nîvconductor peyda dikin, ku ji bo xerîdarên li seranserê pîşesaziyan veguherînên bênavber ji prototîpkirinê ber bi hilberîna girseyî ve gengaz dike.
Dema şandinê: 29-Tebax-2025