IC tranzistor sıxlığı fiziki həddə yaxınlaşdıqca, yalnız istehsal prosesini təkmilləşdirməklə IC performansını yaxşılaşdırmaq getdikcə çətinləşir. IC sənayesinin Murdan sonrakı dövrünün necə inkişaf etdirilməsi ətrafında dünya fəal şəkildə yeni texnologiyalar, yeni metodlar və yeni yollar axtarır. Texnoloji innovasiyaları daha da təşviq etmək və Post-Mur dövründə Çinin inteqral sxemlərinin sənaye inkişafını sürətləndirmək üçün Çin Yarımkeçiricilər Sənayesi Assosiasiyası və China Electronics News birgə "Akademiklər Post-Murda texnologiyanın təkamülü haqqında danışırlar" başlıqlı bir sıra hesabatlar təqdim etdilər. Era", post-Moore dövründə yarımkeçirici sənayenin inkişaf istiqamətlərini müzakirə etmək üçün əlaqəli sahələrdə akademiklərlə müsahibə verəcək.

Hazırda geniş diapazonlu yarımkeçiricilər (üçüncü nəsil yarımkeçiricilər kimi də tanınır) cihazları və materialları sənayesi ölkədə və xaricdə yerləşdirilir. Niyə geniş diapazonlu yarımkeçirici sənayesi bazarın rəğbətini qazandı? Tətbiq prosesində hansı xüsusiyyətlər, çətinliklər və ağrı nöqtələri var? Gələcəkdə müvafiq sənayelər hansı istiqamətdə inkişaf etməlidir? Hao Yue geniş diapazonlu yarımkeçirici sənayesinin cari problemləri, inkişaf çətinlikləri və gələcək inkişaf istiqamətləri haqqında fikirlərini bölüşüb.

Müxbir: Əvvəla, sizdən geniş diapazonlu yarımkeçiricilər haqqında qısa məlumat verməyinizi xahiş etmək istərdim. Bu növ yarımkeçiricinin xüsusiyyətləri hansılardır və sənayedə hansı tətbiqlər var?

Hao Yue: Geniş zolaqlı yarımkeçiricinin ən bariz xüsusiyyəti material xüsusiyyətləri baxımından izolyatora daha yaxın olan geniş zolaq boşluğu enidir. Buna görə də, qallium nitridi və silisium karbid, yüksək dağılma elektrik sahəsinin gücü, yüksək işləmə temperaturu, aşağı cihaz keçirmə müqaviməti, yüksək elektron sıxlığı və digər üstünlükləri olan bu cür geniş zolaqlı yarımkeçirici materialları ilə təmsil olunur, hazırda əsasən üç sahədə geniş zolaqlı yarımkeçiricilərdir. güclü bazar rəqabət qabiliyyətinə malikdir.

Birincisi rf cihazları, yəni mikrodalğalı millimetr dalğa cihazlarıdır. Qallium arsenid və silikon kimi yarımkeçirici materiallarla müqayisədə, mikrodalğalı millimetr diapazonunda geniş diapazonlu yarımkeçirici cihazlar əhəmiyyətli dərəcədə daha yüksək iş səmərəliliyinə və çıxış gücünə malikdir və RF güc cihazları üçün uyğundur. Mülki istifadə üçün RF cihazları əsasən mobil rabitədə, o cümlədən gələcəkdə 4G, 5G və 6G rabitəsində istifadə olunur. Məsələn, Çində yeni quraşdırılmış 4G və 5G mobil rabitə baza stansiyalarının demək olar ki, hamısı qalium nitrid cihazlarından istifadə edir. Xüsusilə, THE 5G baza stansiyası MIMO ötürücü sistemini qəbul edir. Hər bir baza stansiyası 64 kanal ötürür və qəbul edir və onun enerji istehlakı 4G baza stansiyasından üç dəfə çoxdur. Üstəlik, baza stansiyasının sıxlığı 4G baza stansiyasından daha yüksəkdir, ona görə də yüksək effektiv qallium nitrid cihazlarından istifadə etmək demək olar ki, mümkün deyil. Gələcəkdə 6G rabitə tezliyi daha yüksək olacaq və baza stansiyalarının sayı daha qabarıq olacaq.

İkincisi yüksək güclü elektron cihazlardır. Sürətli doldurma cihazları, enerji ötürülməsi və transformasiya sistemləri, dəmir yolu tranziti, elektrik nəqliyyat vasitələri və doldurma yığınları üçün yüksək güclü və yüksək səmərəli enerji elektron cihazları lazımdır. Şübhəsiz ki, geniş diapazonlu yarımkeçiricilər, xüsusilə silisium karbid, qallium nitridi digər yarımkeçirici materiallardan daha açıq üstünlüklərə malikdir.

Üçüncüsü, fotoelektrik cihazlardır. Geniş diapazonlu yarımkeçiricilər xüsusilə qısa dalğa uzunluğunda optoelektronik cihazlarda aşkar üstünlüklərə malikdir. Məsələn, mavi işıq indi bütün yarımkeçirici işıqlandırma üçün qalium nitridi istifadə edir. Bənövşəyi işıqda, ultrabənövşəyi işıqda və hətta sarı işıqda yaşıl işıq birbaşa nitrid yarımkeçirici material kimi istifadə edilə bilər.

Əlbəttə ki, detektorlar, sensorlar və sair kimi digər tətbiq sahələri də var, tətbiqi çox genişdir.

Qeyd: Məlumatlara görə, geniş diapazonlu yarımkeçirici cihazların bazar ölçüsü 2017-ci ildən bəri çox açıq-aşkar yüksəliş tendensiyası nümayiş etdirir. Sizcə, genişzolaqlı yarımkeçiricilərin post-Moorish dövründə pozucu texnologiya olmaq potensialı varmı? və silikonu nə dərəcədə əvəz edəcəklər?

Hao Yue: Mooredan sonrakı dövrdə, silikon inteqral sxem çipləri inteqrasiya və enerji istehlakı baxımından böyük çətinliklərlə üzləşir ki, bu da Murun çip inteqrasiyası qanununu hər 18 aydan bir ləngidir. Buna görə də, silikon 3D inteqral sxemlərin və sistem çiplərinin yeni həlləri də daxil olmaqla yeni həll yolları axtarılır. Sistem çipləri, həmçinin yeni tətbiq bazarlarını açmaq üçün digər materiallar və ya tətbiq sahələri ilə inteqrasiya etmək üçün silikon inteqral sxemlərin davamlı genişlənməsinə istinad edən Mur Qanunundan Daha çox adlanır.

Düşünürəm ki, silisium inteqral sxemləri digər növ yarımkeçiricilərlə, məsələn, mürəkkəb yarımkeçiricilər və silisium cihazları, silisium substratlarında artan birləşmələr ilə yüksək dərəcədə inteqrasiya olunur, bu, post-molar dövrdə çox maraqlı, çox perspektivli bir sahədir. Bu, həmçinin gələcəkdə geniş diapazonlu yarımkeçirici cihazların və inteqral sxemlərin inkişafı üçün mühüm istiqamətdir.

Bununla belə, geniş diapazonlu yarımkeçirici materialların silisiumu əvəz etməsi mümkün deyil. İnteqral sxemlərin 90%-dən çoxu hələ də silikon əsaslı yarımkeçiricilərdən, eləcə də əsasən silikondan hazırlanmış günəş elementlərindən istifadə edir. Geniş diapazonlu yarımkeçirici qurğular və inteqral sxemlər qlobal yarımkeçiricilər bazarında yalnız kiçik bir paya malikdir, əsasən yüksək güclü rf cihazlarında, güc elektronikası cihazlarında və qısa dalğalı optoelektronik cihazlarda istifadə olunur. Silikon hələ də dominant yarımkeçirici materialdır. Silikon materialların işıq yayması və yüksək tezliklərdə çıxış gücünü yaxşılaşdırmaq çətin olduğundan, genişzolaqlı yarımkeçiricilər müstəqil inkişaf sahəsinə və böyük tətbiq bazarına malikdir.

Müxbir: Çinin geniş diapazonlu yarımkeçirici materiallarının və cihazlarının sənayeyə təşviqi prosesində hələ də hansı çətinliklər mövcuddur, bu çətinliklərin səbəbləri nələrdir və onları necə həll etmək olar?

Hao Yue: Hazırda Çinin yarımkeçirici sənayesi, əsasən, əsas avadanlıq və materiallarda “darboğaz” problemi ilə üzləşir. Bununla birlikdə, geniş diapazonlu yarımkeçirici avadanlığı baxımından, hazırda materialın böyüməsi, cihaz və dövrə prosesindən tutmuş qablaşdırma avadanlıqlarının sınaqdan keçirilməsinə qədər əksər sahələrdə lokalizasiyaya nail olduq, yerli ehtiyacları əsasən ödəyə bilər. Yalnız litoqrafiya həll edilməmiş qaldı. Əslində, qallium nitridi kimi geniş diapazonlu yarımkeçiricilər üçün lazım olan fotolitoqrafiya prosesinin çox inkişaf etməsinə ehtiyac yoxdur. 90 nanometrlik fotolitoqrafiya dəqiqliyi kifayətdir. Müvafiq milli siyasətlərin dəstəyi ilə biz bu texnologiyaya nail ola bilərik. Hazırda uğurla inkişaf etdirilən fotoqravüra maşını mümkün qədər tez bir zamanda sabit kütləvi istehsala nail olmalıdır və biz bu istiqamətdə hələ də səy göstərməliyik. Biz yaxşı işlər görə bilərik, sənayeləşməyə çevrilə bilərik, bunu etməliyik.

Müxbir: Bəzi istehsalçılar deyirlər ki, hazırda bir çox qabaqcıl sahələrdə yerli yarımkeçirici cihaz istehsalı tələblərə cavab verə bilmir (məsələn, cihazın səmərəliliyi), niyə? Bu problemləri necə həll etmək olar?

Hao Yue: Yüksək istilik keçiriciliyi və aşağı itki genişzolaqlı yarımkeçiricilərin xas üstünlükləridir. Problem ondadır ki, biz məhsulun hazırlanmasında bu üstünlüklərdən tam istifadə edə bilmədik. Məsələn, 4W çıxış gücündə 100GHz tezliyində qalium nitridi, cihazın səmərəliliyi 70% -dən çox ola bilər. Digər materiallar üçün 50% -ə çatmaq yaxşıdır, yüksək səmərəlilik materialın təbiəti ilə müəyyən edilir. Qallium nitridi və ya silisium karbidindən asılı olmayaraq, geniş diapazonlu yarımkeçiricinin səmərəliliyi çox yüksəkdir. Bununla belə, cihazların sonrakı tətbiqində, hər bir addımda materialların aşağı itkisini təmin etmək çox vacibdir.

Silikon karbid cihazında, məsələn, qablaşdırma istehsalı başa çatdıqdan sonra, cari əsas cihazın qablaşdırmasında uğursuz oldu, cihazın xüsusiyyətlərinə uyğun olaraq və etməli, hələ də silisium enkapsulyasiyasının yüksək güclü cihazları rejimini qəbul etməli, beləliklə geniş bandgap yarımkeçirici yüksək səmərəliliyi itkisi artıb və aşağı zərər belə encapsulation idi, əsas heç bir təsiri var. Bu sadəcə bir nümunədir və mən hesab edirəm ki, texnologiyanın mənimsənilməsi baxımından daha çox şey edilə bilər.

Müxbir: Geniş diapazonlu yarımkeçirici texnologiyası daha da populyarlaşarsa, o, yüksək performans, yüksək temperatur müqaviməti və elektron cihazların uzun xidmət müddəti kimi yüksək səviyyəli tələblərə cavab verə bilərmi?

Hao Yue: Məncə, bunu tamamilə həll etmək olar. Çünki geniş diapazonlu yarımkeçiricilərdə bizim cihazın inkişaf texnologiyası və göstəriciləri əsasən beynəlxalq ilə sinxronlaşdırılır və hətta bəzi göstəricilər qabaqdadır. Məsələ bu texnologiyaların tədqiqat və inkişafdan istehsala nə qədər sürətlə keçə bilməsidir. Hal-hazırda, bir çox yerli istehsalçıların özləri ar-ge qabiliyyəti deyil, əsas doktrina almaqdır. Məsələn, Xidian Universitetindəki Geniş Bant Boşluğu Yarımkeçirici Milli Mühəndislik Araşdırma Mərkəzimiz bir çox yüksək indeksli materiallar və cihaz texnologiyaları hazırlamışdır. Əvvəlcə istehsalçılar cihazı qura bildilər, lakin bu əsasda yenilik etmək çətin idi. Ölkəmiz innovasiyaların əsas orqanını müəssisələr hesab edir. Əgər müəssisələr sadəcə texnologiyadan istifadə edirlərsə, lakin yenilik etmirlərsə, texnologiya nə qədər yaxşı olursa olsun, o, davamlı olaraq məhsuldar qüvvələrə çevrilə bilməz. Hazırda bir çox müəssisələrin TƏDQİQAT və inkişafa investisiyaları çox məhduddur və tədqiqat və inkişafa əsas investisiya hələ də dövlətdən asılıdır.

Müqayisə üçün qeyd edək ki, Intel hər il aparıcı yarımkeçirici şirkətlərin tədqiqatı və inkişafı üçün 10 milyard dollardan çox pul xərcləyir. Çin müəssisələri innovasiya imkanlarını təkmilləşdirməli və elmi-tədqiqat işlərinə investisiyaları artırmaq yollarını tapmalıdırlar.

Müxbir: Belə başa düşülür ki, universitetlər və elmi-tədqiqat institutları əsasən məqalələrin dərci ilə qiymətləndirilir. Bu qiymətləndirmə sistemi universitetlərin və sənaye sahələrinin sıx əməkdaşlığını çətinləşdirə bilər. Universitet-müəssisə ittifaqında müvafiq olaraq məktəblər və müəssisələr hansı rolları oynamalıdırlar?

Hao Yue: Universitetlərin və milli tədqiqat institutlarının tədqiqatları dünya elmi və texnologiyasının sərhəddinə yönəlməlidir. Buna heç bir şübhə yoxdur. Universitetlərin və elmi-tədqiqat institutlarının vəzifələrindən biri müntəzəm şeyləri araşdırmaq və daim yeni şeylər axtarmaqdır. Bu, təkcə Çin universitetlərində deyil, bütün dünya universitetlərində belədir. Ona görə də xüsusilə akademik konfranslarda və elmi jurnallarda məqalələrin dərcinə önəm verilməsini düzgün hesab edirəm. Alim və elm adamları elm və texnologiyanın sərhədləri ilə üz-üzə durmalıdırlar və alimlərin missiyası daha yüksək məqsədlər güdməkdir.

Kollec və universitetlərin elmi tədqiqat nailiyyətləri sürətlə real məhsuldar qüvvələrə çevrilməlidirmi? Məncə, mütləqdir. Bəs kollec və universitetlərin tədqiqat nəticələrinin real məhsuldarlığa çevrilməsini necə təmin etmək olar? Professorların şirkətləri birbaşa idarə etmə meyli var ki, bu da şübhə doğurur. Professor üçün həm texnoloji sərhəd, həm də əsas iqtisadi döyüş meydanı ilə üzləşə bilmək çox çətindir.

Bəs bu ziddiyyətlər qrupunu necə həll etmək olar? Fikrimcə, müəssisənin öz TƏDQİQAT və inkişaf imkanlarını təkmilləşdirmək üçün sənaye, universitet və tədqiqatın birləşməsinə arxalanmaq problemi həll etmək üçün əsasdır. Buna görə də, müəssisəni innovasiyanın əsas orqanı kimi necə həyata keçirmək lazımdır, bu, biz birlikdə səy göstərməliyik.

Müxbir: Clarie və Infineon kimi bəzi böyük beynəlxalq şirkətlər əsas etibarilə bütün sənaye zəncirini öz texnologiyaları ilə əhatə edib, substratlardan, cihazlardan tutmuş tətbiqlərə qədər. Əgər yerli müəssisələr belə müəssisələrlə rəqabət aparırsa və yüksək səviyyəli sahədə rəqabətqabiliyyətlilik formalaşdırmaq istəyirlərsə, necə etməlidirlər?

Hao Yue: Kerui şirkəti şirkətin əvvəlində silisium karbid yarımkeçirici materiallarda ixtisaslaşmışdır, materialları tamamilə yerinə yetirir. Material böyüdükcə cihazlar, şaquli yüksək güclü mavi ledlər, daha sonra elektronika hazırlamağa başladı. Infineon materiallarla deyil, cihazlarla məşğuldur. Yalnız öz sahələrində dünya liderləri olduqdan sonra tədricən sənaye zəncirində yuxarı və aşağı inkişaf etməyə başladılar.

Beləliklə, bizim müəssisələrimiz üçün məsləhətim budur ki, bacardığımızı yaxşı edək, ən yaxşısını edək, qüsursuz edək. Müəssisə lap başlanğıcda sənaye zəncirini nəzərə almamalıdır. Sahəni seçməli, bunu ifrat dərəcədə etməli və sonra yuxarı və aşağı axını genişləndirməyi düşünməlidir. Başlanğıcda birinci dərəcəli materiallara və cihazlara nail olmaq mümkün deyil. Beləliklə, müəssisənin yerləşdirilməsi nədir, ilk növbədə aydın olmalıdır.

Müxbir: Qallium nitridi və silisium karbid kütləvi istehsala nail olub. Geniş diapazonlu yarımkeçiricilər sahəsində hansı materiallar gələcəklə üzləşir?

Hao Yue: Məncə, qallium oksidi ən çox ehtimal olunan materialdır, onun qallium nitridi və silisium karbidindən daha geniş diapazonu var və 4.6~4.8 elektron volta çatır. Hazırkı araşdırmalarımız belə materialların perspektivli olduğunu göstərir.

Növbəti onillikdə qallium oksidi cihazları, silisium karbid və silisium güc cihazları kimi, birbaşa silikon karbid cihazları ilə rəqabət aparacaq rəqabət qabiliyyətli güc elektronikası cihazlarına çevriləcəkdir.

Qallium oksidi, sonrakı tədqiqatların gedişindən asılı olaraq, hazırda mövcud deyil. Bundan əlavə, almaz materialının bant boşluğu 5.4 elektron voltdur. Bu cür material və cihazın tədqiqat bazası Çində çox yaxşıdır, lakin bu cür materialda hələ də bir çox texniki çətinliklər var və onun sənayeləşdirilməsi olduqca çətindir, bu da növbəti 10 ildə hansı texnoloji irəliləyişin ediləcəyindən asılıdır. illər. Düzdür demək lazımdır ki, biz yorulmadan işləyirik.

İmtina: Bu məqalə "Çin Elektron Xəbərlərindən" yenidən çap edilmişdir, bu məqalə yalnız müəllifin şəxsi fikirlərini təmsil edir, Sakwei və sənayenin fikirlərini təmsil etmir, yalnız yenidən çap etmək və paylaşmaq, əqli mülkiyyət hüquqlarının qorunmasını dəstəkləmək üçün, lütfən, qeyd edin orijinal mənbə və müəllif, əgər pozuntu varsa, silmək üçün bizimlə əlaqə saxlayın.