Yagona kristallar tabiatda kam uchraydi va ular paydo bo'lganda ham, ular odatda juda kichikdir - odatda millimetr (mm) shkalasida - va ularni olish qiyin. Xabar qilingan olmoslar, zumradlar, agatlar va boshqalar, odatda, sanoat ilovalari u yoqda tursin, bozor muomalasiga kirmaydi; aksariyati muzeylarda koʻrgazmaga qoʻyilgan. Biroq, ba'zi monokristallar muhim sanoat qiymatiga ega, masalan, integral mikrosxemalar sanoatida yagona kristalli kremniy, optik linzalarda keng tarqalgan bo'lib ishlatiladigan safir va uchinchi avlod yarimo'tkazgichlarda kuchayib borayotgan kremniy karbid. Ushbu monokristallarni sanoatda ommaviy ishlab chiqarish qobiliyati nafaqat sanoat va ilmiy texnologiyaning kuchini, balki boylik ramzi hamdir. Sanoatda yagona kristall ishlab chiqarish uchun asosiy talab katta hajmdir, chunki bu xarajatlarni yanada samarali kamaytirish uchun kalit hisoblanadi. Quyida bozorda tez-tez uchraydigan monokristallar keltirilgan:
1. Safir yagona kristalli
Safir monokristal a-Al₂O₃ ga ishora qiladi, u olti burchakli kristall tizimiga, Mohs qattiqligi 9 ga va barqaror kimyoviy xususiyatlarga ega. U kislotali yoki gidroksidi korroziv suyuqliklarda erimaydi, yuqori haroratga chidamli va mukammal yorug'lik o'tkazuvchanligi, issiqlik o'tkazuvchanligi va elektr izolyatsiyasini namoyish etadi.
Agar kristalldagi Al ionlari Ti va Fe ionlari bilan almashtirilsa, kristall ko'k rangda ko'rinadi va sapfir deb ataladi. Agar Cr ionlari bilan almashtirilsa, u qizil ko'rinadi va yoqut deb ataladi. Biroq, sanoat safir sof a-Al₂O₃, rangsiz va shaffof, aralashmalarsiz.
Sanoat safir odatda qalinligi 400-700 mkm va diametri 4-8 dyuym bo'lgan gofret shaklida bo'ladi. Ular gofretlar sifatida tanilgan va kristall ingotlardan kesilgan. Quyida bitta kristalli pechdan yangi olingan, hali sayqallanmagan yoki kesilmagan quyma ko'rsatilgan.
2018 yilda Ichki Mo'g'ulistondagi Jinghui Electronic kompaniyasi dunyodagi eng katta 450 kg ultra katta hajmli sapfir kristalini muvaffaqiyatli o'stirdi. Dunyo miqyosida oldingi eng katta safir kristali Rossiyada ishlab chiqarilgan 350 kg kristall edi. Rasmda ko'rinib turganidek, bu kristall muntazam shaklga ega, to'liq shaffof, yoriqlar va don chegaralari yo'q va bir nechta pufakchalarga ega.
2. Bir kristalli kremniy
Hozirgi vaqtda integral mikrosxemalar uchun ishlatiladigan bir kristalli kremniyning tozaligi 99,999999% dan 99,999999999% gacha (9–11 to'qqiz), va 420 kg kremniy ingot olmosga o'xshash mukammal tuzilishni saqlab turishi kerak. Tabiatda hatto bir karatli (200 mg) olmos ham nisbatan kam uchraydi.
Bir kristalli kremniy quymalarini jahon ishlab chiqarishida beshta yirik kompaniya yetakchilik qiladi: Yaponiyaning Shin-Etsu (28,0%), Yaponiyaning SUMCO (21,9%), Tayvanning GlobalWafers (15,1%), Janubiy Koreyaning SK Siltron (11,6%) va Germaniyaning Siltronic (11,3%). Hatto Xitoyning materikdagi eng yirik yarimo'tkazgichli gofret ishlab chiqaruvchisi NSIG ham bozor ulushining atigi 2,3 foizini egallaydi. Shunga qaramay, yangi kelgan sifatida uning imkoniyatlarini e'tiborsiz qoldirmaslik kerak. 2024 yilda NSIG integral mikrosxemalar uchun 300 mm silikon gofret ishlab chiqarishni modernizatsiya qilish loyihasiga sarmoya kiritishni rejalashtirmoqda, umumiy investitsiyalarning umumiy hajmi 13,2 milliard ¥.
Chipslar uchun xom ashyo sifatida yuqori tozalikdagi yagona kristalli kremniy ingotlari 6 dyuymdan 12 dyuym diametrgacha rivojlanmoqda. TSMC va GlobalFoundries kabi yetakchi xalqaro chip quyish korxonalari bozorda 12 dyuymli kremniy gofretlardan chiplar tayyorlamoqda, 8 dyuymli gofretlar esa bosqichma-bosqich to'xtatilmoqda. Mahalliy yetakchi SMIC hali ham birinchi navbatda 6 dyuymli gofretlardan foydalanadi. Hozirda faqat Yaponiyaning SUMCO kompaniyasi yuqori tozalikdagi 12 dyuymli gofret substratlarini ishlab chiqarishi mumkin.
3. Galliy arsenid
Gallium arsenid (GaAs) gofretlari muhim yarimo'tkazgich materialidir va ularning o'lchamlari tayyorlash jarayonida muhim parametrdir.
Hozirgi vaqtda GaAs gofretlari odatda 2 dyuym, 3 dyuym, 4 dyuym, 6 dyuym, 8 dyuym va 12 dyuymli o'lchamlarda ishlab chiqariladi. Ular orasida 6 dyuymli gofretlar eng ko'p ishlatiladigan spetsifikatsiyalardan biridir.
Gorizontal Bridgman (HB) usuli bilan o'stirilgan yagona kristallarning maksimal diametri odatda 3 dyuymni tashkil qiladi, Suyuqlik bilan qoplangan Czochralski (LEC) usuli esa diametri 12 dyuymgacha bo'lgan yagona kristallarni ishlab chiqarishi mumkin. Biroq, LEC o'sishi yuqori uskunalar xarajatlarini talab qiladi va bir xil bo'lmagan va yuqori dislokatsiya zichligi bo'lgan kristallarni beradi. Vertical Gradient Freeze (VGF) va Vertical Bridgman (VB) usullari hozirgi vaqtda nisbatan bir xil tuzilishga va pastroq dislokatsiya zichligiga ega bo'lgan diametri 8 dyuymgacha bo'lgan monokristallarni ishlab chiqarishi mumkin.
4 dyuymli va 6 dyuymli yarim izolyatsion GaAs sayqallangan gofretlarni ishlab chiqarish texnologiyasi asosan uchta kompaniya tomonidan o'zlashtirilgan: Yaponiyaning Sumitomo Electric Industries, Germaniyaning Freiberger Compound Materials va AQShning AXT. 2015 yilga kelib, 6 dyuymli substratlar allaqachon bozor ulushining 90% dan ortig'ini egallagan.
2019 yilda global GaAs substrat bozorida Freiberger, Sumitomo va Pekin Tongmei hukmronlik qildi, bozor ulushlari mos ravishda 28%, 21% va 13%. Yole konsalting firmasining hisob-kitoblariga ko'ra, GaAs substratlarining global savdosi (2 dyuymli ekvivalentga aylantirilgan) 2019 yilda taxminan 20 million donaga yetdi va 2025 yilga kelib 35 million donadan oshib ketishi prognoz qilinmoqda. GaAs substratlarining global bozori 2019 yilda taxminan 200 million dollarga baholangan va yillik o'sish sur'ati bilan20 million dollarga yetishi kutilmoqda24 (CAGR) 2019 yildan 2025 yilgacha 9,67%.
4. Silikon karbid yagona kristalli
Hozirgi vaqtda bozor 2 dyuymli va 3 dyuymli diametrli silikon karbid (SiC) monokristallarining o'sishini to'liq qo'llab-quvvatlashi mumkin. Ko'pgina kompaniyalar 4 dyuymli 4H tipidagi SiC monokristallarining muvaffaqiyatli o'sishi haqida xabar berishdi, bu Xitoyning SiC kristallarini o'stirish texnologiyasida jahon darajasidagi darajaga erishganini ko'rsatdi. Biroq, tijoratlashtirishdan oldin hali ham sezilarli bo'shliq mavjud.
Odatda, suyuq fazali usullar bilan yetishtirilgan SiC ingotlari nisbatan kichik, qalinligi santimetr darajasida. Bu ham SiC gofretlarining yuqori narxining sababidir.
XKH kristall o'sishidan nozik ishlov berishgacha bo'lgan to'liq qiymat zanjirini qamrab oladigan safir, kremniy karbid (SiC), kremniy gofretlari va keramika kabi yadroli yarimo'tkazgich materiallarini Ar-ge va moslashtirilgan qayta ishlashga ixtisoslashgan. Integratsiyalashgan sanoat imkoniyatlaridan foydalangan holda, biz lazer tizimlari, energiyani qayta ishlash va qayta ishlaydigan matolarni qayta ishlashda ekstremal ekologik talablarni qondirish uchun maxsus kesish, sirt qoplamasi va murakkab geometriya ishlab chiqarish kabi moslashtirilgan echimlar bilan qo'llab-quvvatlanadigan yuqori samarali sapfir gofretlari, kremniy karbid substratlari va ultra yuqori tozalikdagi kremniy gofretlarini taqdim etamiz.
Sifat standartlariga rioya qilgan holda, mahsulotlarimiz mikro-darajali aniqlik, >1500°C termal barqarorlik va yuqori korroziyaga chidamlilik bilan ajralib turadi, bu esa og'ir ish sharoitida ishonchlilikni ta'minlaydi. Bundan tashqari, biz kvarts tagliklari, metall/metall bo'lmagan materiallar va boshqa yarimo'tkazgichli komponentlarni etkazib beramiz, bu esa turli sohalardagi mijozlar uchun prototiplashdan ommaviy ishlab chiqarishga uzluksiz o'tish imkonini beradi.
Yuborilgan vaqt: 29-avgust 2025-yil