Vaikka piitä (Si) ei voida tällä hetkellä korvata integroidussa piirisirujen valmistuksessa, niin monen vuoden kehityksen jälkeen jokainen kypsä puolijohdemateriaali voi edistää teollisuuden kehitystä yksinään. Mitä puolijohdemateriaaleja alalla on?
Ensimmäinen puolijohdesukupolvi:
Teollisuus on luokitellut puolijohdemateriaalit. Edellä mainitut pii (Si) ja germanium (Ge) ovat ensimmäisen sukupolven puolijohdemateriaaleja.
Pii (Si): Edellä mainittu pii (Si) on tällä hetkellä yleisimmin käytetty puolijohdemateriaali, ja integroidut piirit on pohjimmiltaan valmistettu piistä (Si). Pii (Si) tunnetaan laajalti, koska se on suorittimen materiaali. Intel- ja AMD-prosessorit perustuvat piiin (Si). Tietenkin suorittimen lisäksi GPU-ytimet ja tallennuksen flash-muisti ovat myös piitä (Si). Koko maailma.
Germanium (Ge): Germanium (Ge) on varhaisten transistorit. Voidaan sanoa, että germanium (Ge) on vähentynyt pii (Si) esiintymisen jälkeen, mutta vain, että germaniumia (Ge) ei ole täysin korvattu piillä (Si) Yhtenä tärkeistä puolijohdemateriaaleista germanium (Ge) toimii edelleen joillakin kanavakentillä, kuten optisissa kuiduissa ja aurinkokennoilla.
Ensimmäisen sukupolven puolijohdemateriaalit ovat teknologian kehittämisen ja kustannusten hallinnan kannalta kypsimpiä. Vaikka toisen ja kolmannen sukupolven puolijohdemateriaalit ylittäisivät piin (Si) kokonaan tietyissä ominaisuuksissa, niitä ei voida korvata kaupallisella sovelluksilla. Avain piin arvoon (Si) on kyvyttömyys tuoda suuria tuottoja, kuten pii (Si).
Toisen sukupolven puolijohteet:
Toisen sukupolven puolijohdemateriaalit eroavat olennaisesti ensimmäisen sukupolven puolijohteet. Ensimmäisen sukupolven puolijohteiden pii (Si) ja germanium (Ge) kuuluvat alkeellisiin puolijohteet, eli ne koostuvat yhdestä aineesta. Toinen sukupolvi kuuluu yhdisteisiin puolijohdemateriaaleihin, jotka on syntetisoitu kahdesta tai useammasta elementistä ja joilla on puolijohdeominaisuudet. Yleisesti käytettyjä toisen sukupolven puolijohteet ovat galliumarsenidi (GaAs) ja indiumfosfidi (InP).
Galliumarsenidi (GaAs): Galliumarsenidi (GaAs) on yksi toisen sukupolven puolijohdemateriaalien ikonisista tuotteista. Led-valoa lähettävät diodit, joita kuulemme usein, liittyvät galliumarsenidiin (GaAs).
Indiumfosfidi (InP): Indiumfosfidi (InP) valmistetaan kuumentamalla ja reagoimalla metalli-indiumia ja punaista fosforia kvartsiputkessa. Sille on ominaista korkea lämpötilankestävyys, korkea taajuus ja suuri nopeus, joten sitä käytetään laajalti viestintäteollisuudessa viestintälaitteiden tekemiseen.
Toisen sukupolven puolijohde voidaan sanoa 4G-aikakauden perustaksi. Monissa 4G-laitteissa käytetään toisen sukupolven puolijohdemateriaaleihin perustuvia materiaaleja.
Kolmas puolijohdesukupolvi:
Kolmannen sukupolven puolijohde on myös yhdiste puolijohdemateriaali, jolle on ominaista korkea kaistan rako, suuri teho, korkea taajuus ja korkea jännite. Edustavat tuotteet ovat piikarbidi (SiC) ja galliumnitridi (GaN).
Piikarbidi (SiC): Piikarbidilla (SiC) on korkean lämpötilan kestävyyden ja korkean jännitteen vastuksen ominaisuudet, ja se soveltuu erittäin hyvin voimalaitekytkimille. Esimerkiksi monet emolevyjen huippuluokan MOSFETit on valmistettu piikarbidista (SiC).
Galliumnitridi (GaN): Galliumnitridi (GaN) ja piikarbidi (SiC) ovat molemmat korkeakaistaisia puolijohteet. Niille on ominaista alhainen energiankulutus, joka sopii korkeille taajuuksille ja sopii 5G-tukiasemien rakentamiseen. Ainoa haittapuoli on, että tekniset kustannukset ovat liian korkeat. , Sitä on vaikea nähdä kaupallisella alalla.
Tällä hetkellä kolmannen sukupolven puolijohteet ovat suosittuja Kiinassa, koska lähtökohdan ja ulkomailla lähtökohdan ja kilpailumahdollisuuden välillä on pieni kuilu.
Varotoimet:
Vaikka näitä puolijohdemateriaaleja pidetään jaettuina ensimmäiseen ja toiseen sukupolveen, ja ne kuulostavat iteratiivisen tuotteilta, itse asiassa nämä ensimmäisen, toisen ja kolmannen sukupolven puolijohdemateriaalit eivät ole korvaava suhde. Niiden ominaisuudet Erilaiset sovellusskenaariot ovat erilaisia. Ensimmäinen, toinen ja kolmas sukupolvi ovat vain tunnusmerkki teollisuudelle, mutta ne on jaettu materiaalin mukaan, ja joitakin skenaarioita sovelletaan jopa yhdessä samanaikaisesti.