Монокристалллар табигатьтә сирәк очрый, хәтта алар очраганда да, гадәттә бик кечкенә - гадәттә миллиметр (мм) масштабында - һәм аларны алу авыр. Хәбәр ителгән бриллиантлар, зөбәрҗәтләр, агатлар һ.б., гадәттә, базар әйләнешенә керми, сәнәгать куллану турында әйтеп тә тормыйбыз; күбесе музейларда күргәзмә өчен күрсәтелә. Ләкин кайбер монокристалллар зур сәнәгать кыйммәтенә ия, мәсәлән, интеграль схема сәнәгатендә монокристалл кремний, оптик линзаларда еш кулланыла торган сапфир һәм өченче буын ярымүткәргечләрдә киң тарала барган кремний карбиды. Бу монокристаллларны сәнәгатьтә күпләп җитештерү мөмкинлеге сәнәгать һәм фәнни технологияләрдәге көчне генә түгел, ә байлык символын да күрсәтә. Сәнәгатьтә монокристалл җитештерү өчен төп таләп - зур күләм, чөнки бу чыгымнарны нәтиҗәлерәк киметүнең ачкычы. Түбәндә базарда еш очрый торган монокристаллларның кайберләре китерелгән:
1. Сапфир монокристалы
Сапфир монокристалы α-Al₂O₃ га карый, ул алты почмаклы кристалл системасына, 9 Мох катылыгына һәм тотрыклы химик үзлекләргә ия. Ул кислоталы яки селтеле коррозияле сыеклыкларда эреми, югары температурага чыдам, яктылык үткәрүчәнлеге, җылылык үткәрүчәнлеге һәм электр изоляциясе ягыннан бик яхшы.
Әгәр кристаллдагы Al ионнары Ti һәм Fe ионнары белән алыштырылса, кристалл зәңгәр төстә күренә һәм сапфир дип атала. Әгәр Cr ионнары белән алыштырылса, ул кызыл төстә күренә һәм рубин дип атала. Ләкин сәнәгать сапфиры саф α-Al₂O₃, төссез һәм үтә күренмәле, катнашмаларсыз.
Сәнәгать сапфиры гадәттә 400–700 мкм калынлыкта һәм 4–8 дюйм диаметрлы пластиналар рәвешендә була. Алар пластиналар дип атала һәм кристалл коелмалардан киселә. Аста күрсәтелгәнчә, әле ялтыратылмаган яки киселмәгән монокристалл мичтән яңа алынган коелма.
2018 елда Эчке Монголиядәге Jinghui Electronic Company дөньядагы иң зур 450 кг авырлыктагы ультра-зур сапфир кристаллын уңышлы үстерде. Моңа кадәр дөньядагы иң зур сапфир кристалы Россиядә җитештерелгән 350 кг авырлыктагы кристалл иде. Рәсемдә күренгәнчә, бу кристаллның формасы дөрес, ул тулысынча үтә күренмәле, ярыкларсыз һәм бөртек чикләре юк, һәм күбекләре аз.
2. Бер кристалллы кремний
Хәзерге вакытта интеграль микросхемалар өчен кулланыла торган монокристалл кремнийның сафлыгы 99,9999999% тан 99,999999999% ка кадәр (9–11 тугыз), һәм 420 кг авырлыктагы кремний коесы алмаз сыман камил структураны сакларга тиеш. Табигатьтә хәтта бер каратлы (200 мг) алмаз да чагыштырмача сирәк очрый.
Дөнья күләмендә монокристалл кремний коелмаларын җитештерүдә биш зур компания өстенлек итә: Япониянең Shin-Etsu (28,0%), Япониянең SUMCO (21,9%), Тайваньның GlobalWafers (15,1%), Көньяк Кореянең SK Siltron (11,6%) һәм Германиянең Siltronic (11,3%). Кытайның материк өлешендәге иң зур ярымүткәргеч пластина җитештерүчесе NSIG да базар өлешендә нибары 2,3% гына тәшкил итә. Шуңа да карамастан, яңа компания буларак, аның потенциалын киметергә ярамый. 2024 елда NSIG интеграль микросхемалар өчен 300 мм кремний пластиналары җитештерүне яңарту проектына инвестицияләр кертүне планлаштыра, аның гомуми инвестицияләре якынча 13,2 миллиард иен тәшкил итәчәк.
Чиплар өчен чимал буларак, югары сафлыклы монокристалл кремний коелмалары 6 дюймнан 12 дюймга кадәр үзгәрә. TSMC һәм GlobalFoundries кебек әйдәп баручы халыкара чип кою заводлары базарда төп агым булып 12 дюймлы кремний пластиналарыннан чиплар ясый, ә 8 дюймлы пластиналар әкренләп чыгарыла. Эчке лидер SMIC һаман да нигездә 6 дюймлы пластиналар куллана. Хәзерге вакытта югары сафлыклы 12 дюймлы пластина субстратларын Япониянең SUMCO компаниясе генә җитештерә ала.
3. Галлий арсениды
Галлий арсениды (GaAs) пластиналары мөһим ярымүткәргеч материал булып тора, һәм аларның зурлыгы әзерләү процессында мөһим параметр булып тора.
Хәзерге вакытта GaAs пластиналары гадәттә 2 дюйм, 3 дюйм, 4 дюйм, 6 дюйм, 8 дюйм һәм 12 дюйм зурлыкларында җитештерелә. Шулар арасында 6 дюймлы пластиналар иң киң кулланыла торган спецификацияләрнең берсе.
Горизонталь Бриджман (HB) ысулы белән үстерелгән монокристаллларның максималь диаметры, гадәттә, 3 дюйм тәшкил итә, ә Сыек Капсулаланган Чохральски (LEC) ысулы диаметры 12 дюймга кадәр булган монокристалллар бирә ала. Ләкин LEC үстерү өчен югары җиһаз чыгымнары кирәк һәм тигез булмаган һәм югары дислокация тыгызлыгы булган кристаллар бирә. Вертикаль Градиент Туңдыру (VGF) һәм Вертикаль Бриджман (VB) ысуллары хәзерге вакытта диаметры 8 дюймга кадәр булган, чагыштырмача тигез структуралы һәм түбәнрәк дислокация тыгызлыгы булган монокристалллар бирә ала.
4 дюймлы һәм 6 дюймлы ярымизоляцияле GaAs ялтыратылган пластиналар җитештерү технологиясен, нигездә, өч компания үзләштерә: Япониянең Sumitomo Electric Industries, Германиянең Freiberger Compound Materials һәм АКШның AXT. 2015 елга 6 дюймлы субстратлар базар өлешендә 90% тан артыкны тәшкил итә иде инде.
2019 елда глобаль GaAs субстрат базарында Freiberger, Sumitomo һәм Beijing Tongmei өстенлек итте, аларның базардагы өлеше 28%, 21% һәм 13% тәшкил итте. Yole консалтинг фирмасы бәяләүләре буенча, GaAs субстратларының глобаль сату күләме (2 дюймлы эквивалентларга әйләндерелгәндә) 2019 елда якынча 20 миллион данәгә җитте һәм 2025 елга 35 миллион данәдән артып китәчәк дип фаразлана. 2019 елда глобаль GaAs субстрат базары якынча 200 миллион долларга бәяләнде һәм 2025 елга 348 миллион долларга җитәчәк дип көтелә, 2019 елдан 2025 елга кадәр еллык үсеш темплары (CAGR) 9,67% тәшкил итәчәк.
4. Кремний карбиды монокристаллы
Хәзерге вакытта базар 2 дюймлы һәм 3 дюймлы диаметрлы кремний карбиды (SiC) монокристалларының үсешен тулысынча хуплый ала. Күп компанияләр 4 дюймлы 4H тибындагы SiC монокристалларының уңышлы үсеше турында хәбәр иттеләр, бу Кытайның SiC кристалларын үстерү технологиясендә дөнья дәрәҗәсенә ирешүен күрсәтә. Ләкин, коммерцияләштерү алдыннан әле дә зур аерма бар.
Гомумән алганда, сыек фаза ысуллары белән үстерелгән SiC коелмалары чагыштырмача кечкенә, калынлыгы сантиметр дәрәҗәсендә була. Бу шулай ук SiC пластиналарының югары бәясенең сәбәбе.
XKH үзәк ярымүткәргеч материалларны, шул исәптән сапфир, кремний карбиды (SiC), кремний пластиналарын һәм керамиканы тикшеренү һәм шәхси эшкәртүгә махсуслаша, кристалл үстерүдән алып төгәл эшкәртүгә кадәр тулы кыйммәт чылбырын үз эченә ала. Интегральләштерелгән сәнәгать мөмкинлекләрен кулланып, без югары җитештерүчән сапфир пластиналары, кремний карбиды субстратлары һәм ультра югары чисталыклы кремний пластиналары тәкъдим итәбез, алар лазер системаларында, ярымүткәргеч җитештерүдә һәм яңартыла торган энергия куллануда экстремаль экологик таләпләрне канәгатьләндерү өчен махсус кисү, өслек каплау һәм катлаулы геометрия җитештерү кебек шәхси чишелешләр белән тәэмин ителә.
Сыйфат стандартларына туры китереп, безнең продуктлар микрон дәрәҗәсендәге төгәллек, >1500°C җылылык тотрыклылыгы һәм югары коррозиягә чыдамлык белән аерылып тора, бу авыр эш шартларында ышанычлылыкны тәэмин итә. Моннан тыш, без кварц субстратлары, металл/металл булмаган материаллар һәм башка ярымүткәргеч класслы компонентлар белән тәэмин итәбез, бу төрле тармаклардагы клиентлар өчен прототиплаштырудан массакүләм җитештерүгә җиңел күчүне тәэмин итә.
Бастырып чыгару вакыты: 2025 елның 29 августы