Αν και το πυρίτιο (Si) δεν μπορεί να αντικατασταθεί στην κατασκευή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, μετά από τόσα χρόνια ανάπτυξης, κάθε ώριμο υλικό ημιαγωγών μπορεί να οδηγήσει την ανάπτυξη μιας βιομηχανίας από μόνη της. Ποια υλικά ημιαγωγών υπάρχουν στη βιομηχανία;
Η πρώτη γενιά ημιαγωγών:
Η βιομηχανία έχει ταξινομήσει υλικά ημιαγωγών. Το προαναφερθέν πυρίτιο (Si) και το γερμάνιο (Ge) είναι η πρώτη γενιά υλικών ημιαγωγών.
Silicon (Si): Το προαναφερθέν πυρίτιο (Si) είναι σήμερα το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό ημιαγωγών και τα ολοκληρωμένα κυκλώματα είναι βασικά κατασκευασμένα από πυρίτιο (Si). Το Silicon (Si) είναι ευρέως γνωστό επειδή είναι το υλικό της CPU. Οι επεξεργαστές Intel και AMD βασίζονται σε πυρίτιο (Si). Φυσικά, εκτός από την CPU, οι πυρήνες GPU και η μνήμη flash αποθήκευσης είναι επίσης πυρίτιο (Si). Ο κόσμος.
Germanium (Ge): Το Germanium (Ge) είναι το υλικό των πρώτων τρανζίστορ. Μπορεί να ειπωθεί ότι το γερμάνιο (Ge) έχει μειωθεί μετά την εμφάνιση του πυριτίου (Si), αλλά μόνο το γερμάνιο (Ge) δεν έχει αντικατασταθεί πλήρως από το πυρίτιο (Si) Ως ένα από τα σημαντικά υλικά ημιαγωγών, το γερμάνιο (Ge ) εξακολουθεί να είναι ενεργή σε ορισμένα πεδία καναλιών, όπως οπτικές ίνες και ηλιακά στοιχεία.
Τα υλικά ημιαγωγών πρώτης γενιάς είναι τα πιο ώριμα όσον αφορά την ανάπτυξη της τεχνολογίας και τον έλεγχο του κόστους. Επομένως, ακόμη και αν τα υλικά ημιαγωγών δεύτερης και τρίτης γενιάς ξεπερνούν πλήρως το πυρίτιο (Si) σε ορισμένα χαρακτηριστικά, δεν μπορούν να αντικατασταθούν από εμπορική χρήση. Το κλειδί για την τιμή του πυριτίου (Si) είναι η αδυναμία να επιφέρει υψηλές αποδόσεις όπως το πυρίτιο (Si).
Ημιαγωγοί δεύτερης γενιάς:
Τα υλικά ημιαγωγών δεύτερης γενιάς διαφέρουν ριζικά από τους ημιαγωγούς πρώτης γενιάς. Το πυρίτιο (Si) και το γερμάνιο (Ge) των ημιαγωγών πρώτης γενιάς ανήκουν σε στοιχειώδεις ημιαγωγούς, δηλαδή αποτελούνται από μία μόνο ουσία. Η δεύτερη γενιά ανήκει σε σύνθετα υλικά ημιαγωγών, τα οποία συντίθενται από δύο ή περισσότερα στοιχεία και διαθέτουν χαρακτηριστικά ημιαγωγών. Οι ημιαγωγοί δεύτερης γενιάς που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι το αρσενίδιο του γαλλίου (GaAs) και το φωσφίδιο του ινδίου (InP).
Gallium arsenide (GaAs): Gallium arsenide (GaAs) είναι ένα από τα εμβληματικά προϊόντα της δεύτερης γενιάς ημιαγωγών υλικών. Οι δίοδοι εκπομπής φωτός LED που ακούμε συχνά αφορούν το αρσενίδιο του γαλλίου (GaAs).
Φωσφίδιο ινδίου (InP): Το φωσφίδιο ινδίου (InP) παράγεται με θέρμανση και αντίδραση μεταλλικού ινδίου και κόκκινου φωσφόρου σε σωλήνα χαλαζία. Χαρακτηρίζεται από υψηλή αντίσταση θερμοκρασίας, υψηλή συχνότητα και υψηλή ταχύτητα, επομένως χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία επικοινωνιών για την κατασκευή συσκευής επικοινωνίας.
Ο ημιαγωγός δεύτερης γενιάς μπορεί να θεωρηθεί ως το θεμέλιο της εποχής 4G. Πολλές συσκευές 4G χρησιμοποιούν υλικά βασισμένα σε υλικά ημιαγωγών δεύτερης γενιάς.
Η τρίτη γενιά ημιαγωγών:
Ο ημιαγωγός τρίτης γενιάς είναι επίσης ένα σύνθετο υλικό ημιαγωγών, το οποίο χαρακτηρίζεται από υψηλό διάκενο ζώνης, υψηλή ισχύ, υψηλή συχνότητα και υψηλή τάση. Τα αντιπροσωπευτικά προϊόντα είναι το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) και το νιτρίδιο του γαλλίου (GaN).
Silicon Carbide (SiC): Το Silicon Carbide (SiC) έχει τα χαρακτηριστικά της υψηλής θερμοκρασίας αντίστασης και της υψηλής τάσης αντίστασης και είναι πολύ κατάλληλο για διακόπτες συσκευών ισχύος. Για παράδειγμα, πολλά MOSFET υψηλών προδιαγραφών στις μητρικές πλακέτες είναι κατασκευασμένα από καρβίδιο του πυριτίου (SiC).
Νιτρίδιο του γαλλίου (GaN): Το νιτρίδιο του γαλλίου (GaN) και το καρβίδιο του πυριτίου (SiC) είναι και οι δύο ημιαγωγοί υψηλής ζώνης. Χαρακτηρίζονται από χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, κατάλληλες για υψηλές συχνότητες και κατάλληλες για την κατασκευή σταθμών βάσης 5G. Το μόνο μειονέκτημα είναι ότι το τεχνικό κόστος είναι πολύ υψηλό. , Είναι δύσκολο να το δούμε στον εμπορικό τομέα.
Προς το παρόν, η ανάπτυξη ημιαγωγών τρίτης γενιάς είναι δημοφιλής στην Κίνα λόγω του μικρού χάσματος μεταξύ της αφετηρίας στο εσωτερικό και στο εξωτερικό και της ευκαιρίας για ανταγωνισμό.
Προφυλάξεις:
Αν και αυτά τα υλικά ημιαγωγών θεωρούνται χωρισμένα στην πρώτη και τη δεύτερη γενιά, και ακούγονται σαν επαναλαμβανόμενα προϊόντα, στην πραγματικότητα, αυτά τα υλικά ημιαγωγών πρώτης, δεύτερης και τρίτης γενιάς δεν αποτελούν υποκατάστατη σχέση. Τα χαρακτηριστικά τους Διαφορετικά, τα σενάρια εφαρμογής είναι διαφορετικά. Η πρώτη, η δεύτερη και η τρίτη γενιά είναι απλά ένα διακριτικό σήμα για τη βιομηχανία, αλλά χωρίζονται σύμφωνα με το υλικό, και ορισμένα σενάρια εφαρμόζονται ακόμη και ταυτόχρονα.