पाँचौं पुस्ताको अर्धचालक सामग्रीहरूको लागि भविष्यवाणी र चुनौतीहरू

अर्धचालकहरूले सूचना युगको आधारशिलाको रूपमा काम गर्छन्, प्रत्येक भौतिक पुनरावृत्तिले मानव प्रविधिको सीमालाई पुन: परिभाषित गर्दछ। पहिलो पुस्ताको सिलिकन-आधारित अर्धचालकहरूदेखि आजको चौथो पुस्ताको अल्ट्रा-वाइड ब्यान्डग्याप सामग्रीहरूसम्म, प्रत्येक विकासवादी छलांगले सञ्चार, ऊर्जा र कम्प्युटिङमा परिवर्तनकारी प्रगतिहरू प्रेरित गरेको छ। अवस्थित अर्धचालक सामग्रीहरूको विशेषताहरू र पुस्तागत संक्रमण तर्कको विश्लेषण गरेर, हामी यस प्रतिस्पर्धात्मक क्षेत्रमा चीनको रणनीतिक मार्गहरू अन्वेषण गर्दा पाँचौं पुस्ताको अर्धचालकहरूको लागि सम्भावित दिशाहरूको भविष्यवाणी गर्न सक्छौं।

I. चार अर्धचालक पुस्ताका विशेषताहरू र विकासवादी तर्क

पहिलो पुस्ताका अर्धचालकहरू: सिलिकन-जर्मेनियम फाउन्डेसन युग

विशेषताहरू: सिलिकन (Si) र जर्मेनियम (Ge) जस्ता एलिमेन्टल सेमीकन्डक्टरहरूले लागत-प्रभावकारिता र परिपक्व उत्पादन प्रक्रियाहरू प्रदान गर्छन्, तर साँघुरो ब्यान्डग्यापहरू (Si: 1.12 eV; Ge: 0.67 eV) बाट पीडित हुन्छन्, जसले भोल्टेज सहनशीलता र उच्च-फ्रिक्वेन्सी कार्यसम्पादनलाई सीमित गर्दछ।
अनुप्रयोगहरू: एकीकृत सर्किटहरू, सौर्य कोषहरू, कम भोल्टेज/कम आवृत्ति उपकरणहरू।
ट्रान्जिसन ड्राइभर: अप्टोइलेक्ट्रोनिक्समा उच्च-फ्रिक्वेन्सी/उच्च-तापमान प्रदर्शनको बढ्दो मागले सिलिकनको क्षमताहरूलाई उछिनेको छ।

दोस्रो पुस्ताका अर्धचालकहरू: III-V यौगिक क्रान्ति

विशेषताहरू: ग्यालियम आर्सेनाइड (GaAs) र इन्डियम फस्फाइड (InP) जस्ता III-V यौगिकहरूमा फराकिलो ब्यान्डग्याप (GaAs: 1.42 eV) र RF र फोटोनिक अनुप्रयोगहरूको लागि उच्च इलेक्ट्रोन गतिशीलता हुन्छ।
अनुप्रयोगहरू: 5G RF उपकरणहरू, लेजर डायोडहरू, उपग्रह संचार।
चुनौतीहरू: सामग्रीको अभाव (इन्डियम प्रचुरता: ०.००१%), विषाक्त तत्वहरू (आर्सेनिक), र उच्च उत्पादन लागत।
ट्रान्जिसन ड्राइभर: ऊर्जा/शक्ति अनुप्रयोगहरूले उच्च ब्रेकडाउन भोल्टेज भएका सामग्रीहरूको माग गर्थे।

तेस्रो-पुस्ता अर्धचालकहरू: वाइड ब्यान्डग्याप ऊर्जा क्रान्ति

विशेषताहरू: सिलिकन कार्बाइड (SiC) र ग्यालियम नाइट्राइड (GaN) ले उत्कृष्ट थर्मल चालकता र उच्च-फ्रिक्वेन्सी विशेषताहरू सहित 3eV भन्दा बढी ब्यान्डग्याप (SiC:3.2eV; GaN:3.4eV) प्रदान गर्दछ।
अनुप्रयोगहरू: EV पावरट्रेनहरू, PV इन्भर्टरहरू, 5G पूर्वाधार।
फाइदाहरू: सिलिकनको तुलनामा ५०%+ ऊर्जा बचत र ७०% आकार घटाउने।
ट्रान्जिसन ड्राइभर: एआई/क्वान्टम कम्प्युटिङलाई चरम कार्यसम्पादन मेट्रिक्स भएका सामग्रीहरू चाहिन्छ।

चौथो पुस्ताका अर्धचालकहरू: अल्ट्रा-वाइड ब्यान्डग्याप फ्रन्टियर

विशेषताहरू: ग्यालियम अक्साइड (Ga₂O₃) र हीरा (C) ले kV-वर्ग भोल्टेज सहिष्णुतासँग अल्ट्रा-लो अन-रेजिस्टेन्स संयोजन गर्दै ४.८eV सम्म ब्यान्डग्याप प्राप्त गर्छन्।
अनुप्रयोगहरू: अल्ट्रा-हाई-भोल्टेज आईसी, डीप-यूभी डिटेक्टर, क्वान्टम कम्युनिकेसन।
सफलताहरू: Ga₂O₃ उपकरणहरूले ८kV भन्दा बढी सहन सक्छन्, जसले SiC को दक्षता तीन गुणा बढाउँछ।
विकासवादी तर्क: भौतिक सीमाहरू पार गर्न क्वान्टम-स्केल प्रदर्शन छलांग आवश्यक छ।

I. पाँचौं पुस्ताको अर्धचालक प्रवृत्ति: क्वान्टम सामग्री र 2D वास्तुकला

सम्भावित विकास भेक्टरहरू समावेश छन्:

१. टोपोलोजिकल इन्सुलेटरहरू: बल्क इन्सुलेशनको साथ सतह प्रवाहले शून्य-क्षति इलेक्ट्रोनिक्सलाई सक्षम बनाउँछ।

२. २D सामग्री: ग्राफिन/MoS₂ ले THz-फ्रिक्वेन्सी प्रतिक्रिया र लचिलो इलेक्ट्रोनिक्स अनुकूलता प्रदान गर्दछ।

३. क्वान्टम डट्स र फोटोनिक क्रिस्टल: ब्यान्डग्याप इन्जिनियरिङले अप्टोइलेक्ट्रोनिक-थर्मल एकीकरणलाई सक्षम बनाउँछ।

४. जैव-अर्धचालकहरू: डीएनए/प्रोटिन-आधारित स्व-संकलन सामग्रीहरूले जीवविज्ञान र इलेक्ट्रोनिक्सलाई जोड्छन्।

५. प्रमुख चालकहरू: एआई, मस्तिष्क-कम्प्युटर इन्टरफेसहरू, र कोठा-तापमान सुपरकन्डक्टिभिटी मागहरू।

II. चीनको अर्धचालक अवसरहरू: अनुयायी देखि नेता सम्म

१. प्रविधिमा उपलब्धिहरू
• तेस्रो-पुस्ता: ८-इन्च SiC सब्सट्रेटहरूको ठूलो उत्पादन; BYD सवारी साधनहरूमा अटोमोटिभ-ग्रेड SiC MOSFETs
• चौथो-पुस्ता: XUPT र CETC46 द्वारा ८-इन्च Ga₂O₃ एपिटाक्सी सफलताहरू

२. नीति समर्थन
• १४ औं पञ्चवर्षीय योजनाले तेस्रो पुस्ताका अर्धचालकहरूलाई प्राथमिकता दिन्छ
• प्रान्तीय सय अर्ब युआन औद्योगिक कोष स्थापना गरियो

• माइलस्टोनहरू ६-८ इन्च GaN उपकरणहरू र Ga₂O₃ ट्रान्जिस्टरहरू २०२४ मा शीर्ष-१० प्राविधिक प्रगतिहरूमा सूचीबद्ध छन्।

III. चुनौती र रणनीतिक समाधानहरू

१. प्राविधिक अवरोधहरू
• क्रिस्टल वृद्धि: ठूलो व्यासको बुलहरूको लागि कम उपज (जस्तै, Ga₂O₃ क्र्याकिंग)
• विश्वसनीयता मापदण्ड: उच्च-शक्ति/उच्च-फ्रिक्वेन्सी बुढ्यौली परीक्षणहरूको लागि स्थापित प्रोटोकलहरूको अभाव

२. आपूर्ति शृङ्खला अन्तरालहरू
• उपकरण: SiC क्रिस्टल उत्पादकहरूको लागि <20% घरेलु सामग्री
• अपनाउने: आयातित कम्पोनेन्टहरूको लागि डाउनस्ट्रीम प्राथमिकता

३. रणनीतिक मार्गहरू

• उद्योग-शिक्षा सहकार्य: "तेस्रो-पुस्ता अर्धचालक गठबन्धन" को मोडेलमा आधारित

• निश फोकस: क्वान्टम कम्युनिकेसन/नयाँ ऊर्जा बजारहरूलाई प्राथमिकता दिनुहोस्

• प्रतिभा विकास: “चिप विज्ञान र इन्जिनियरिङ” शैक्षिक कार्यक्रमहरू स्थापना गर्ने

सिलिकनदेखि Ga₂O₃ सम्म, अर्धचालक विकासले भौतिक सीमाहरूमाथि मानवताको विजयको वर्णन गर्दछ। चीनको अवसर पाँचौं पुस्ताको आविष्कारको अग्रगामी गर्दै चौथो पुस्ताका सामग्रीहरूमा निपुणता हासिल गर्नुमा निहित छ। शिक्षाविद् याङ डेरेनले उल्लेख गरेझैं: "साँचो आविष्कारको लागि अप्रत्याशित मार्गहरू बनाउनु आवश्यक छ।" नीति, पूँजी र प्रविधिको तालमेलले चीनको अर्धचालक गन्तव्य निर्धारण गर्नेछ।

XKH धेरै प्रविधि पुस्ताहरूमा उन्नत अर्धचालक सामग्रीहरूमा विशेषज्ञता हासिल गर्ने ठाडो रूपमा एकीकृत समाधान प्रदायकको रूपमा देखा परेको छ। क्रिस्टल वृद्धि, परिशुद्धता प्रशोधन, र कार्यात्मक कोटिंग प्रविधिहरूमा फैलिएको मुख्य क्षमताहरूको साथ, XKH ले पावर इलेक्ट्रोनिक्स, RF सञ्चार, र अप्टोइलेक्ट्रोनिक प्रणालीहरूमा अत्याधुनिक अनुप्रयोगहरूको लागि उच्च-प्रदर्शन सब्सट्रेटहरू र एपिटेक्सियल वेफरहरू प्रदान गर्दछ। हाम्रो उत्पादन इकोसिस्टमले उद्योग-अग्रणी दोष नियन्त्रणको साथ ४-८ इन्च सिलिकन कार्बाइड र ग्यालियम नाइट्राइड वेफरहरू उत्पादन गर्ने स्वामित्व प्रक्रियाहरू समावेश गर्दछ, जबकि ग्यालियम अक्साइड र हीरा अर्धचालकहरू सहित उदीयमान अल्ट्रा-वाइड ब्यान्डग्याप सामग्रीहरूमा सक्रिय अनुसन्धान र विकास कार्यक्रमहरू कायम राख्छ। अग्रणी अनुसन्धान संस्थाहरू र उपकरण निर्माताहरूसँग रणनीतिक सहकार्य मार्फत, XKH ले मानकीकृत उत्पादनहरूको उच्च-भोल्युम निर्माण र अनुकूलित सामग्री समाधानहरूको विशेष विकास दुवैलाई समर्थन गर्न सक्षम लचिलो उत्पादन प्लेटफर्म विकास गरेको छ। XKH को प्राविधिक विशेषज्ञता पावर उपकरणहरूको लागि वेफर एकरूपता सुधार गर्ने, RF अनुप्रयोगहरूमा थर्मल व्यवस्थापन बढाउने, र अर्को पुस्ताको फोटोनिक उपकरणहरूको लागि उपन्यास हेटेरोस्ट्रक्चरहरू विकास गर्ने जस्ता महत्वपूर्ण उद्योग चुनौतीहरूलाई सम्बोधन गर्ने कुरामा केन्द्रित छ। उन्नत भौतिक विज्ञानलाई सटीक इन्जिनियरिङ क्षमताहरूसँग संयोजन गरेर, XKH ले ग्राहकहरूलाई उच्च-फ्रिक्वेन्सी, उच्च-शक्ति, र चरम वातावरणीय अनुप्रयोगहरूमा प्रदर्शन सीमितताहरू पार गर्न सक्षम बनाउँछ र घरेलु अर्धचालक उद्योगको अधिक आपूर्ति श्रृंखला स्वतन्त्रतातर्फको संक्रमणलाई समर्थन गर्दछ।

XKH को १२ इन्च नीलम वेफर र १२ इन्च SiC सब्सट्रेट निम्न छन्: