همانطور که تراکم ترانزیستور آی سی به حد فیزیکی نزدیکتر می شود، بهبود عملکرد آی سی تنها با بهبود فرآیند تولید دشوارتر می شود. در مورد چگونگی توسعه صنعت IC پس از مور، جهان فعالانه به دنبال فن آوری های جدید، روش های جدید و مسیرهای جدید است. به منظور ترویج بیشتر نوآوری تکنولوژیکی و تسریع توسعه صنعتی مدارهای مجتمع چین در دوران پس از مور، انجمن صنعت نیمه هادی چین و China Electronics News به طور مشترک مجموعه ای از گزارش ها را با عنوان "گفتگوی دانشگاهیان در مورد تکامل فناوری در پست مور" منتشر کردند. Era» که با دانشگاهیان در زمینه های مرتبط مصاحبه می کند تا در مورد مسیر توسعه صنعت نیمه هادی در دوران پس از مور بحث کند.

در حال حاضر، تجهیزات و صنایع مواد نیمه هادی شکاف باند گسترده (همچنین به عنوان نیمه هادی نسل سوم شناخته می شود) در داخل و خارج از کشور مستقر هستند. چرا صنعت نیمه هادی های باند پهن مورد توجه بازار قرار گرفته است؟ ویژگی ها، دشواری ها و نقاط درد در فرآیند درخواست چیست؟ صنایع مربوطه باید در آینده چه جهتی توسعه دهند؟ Hao Yue نظرات خود را در مورد مشکلات فعلی، مشکلات توسعه و جهت توسعه آینده صنعت نیمه هادی باند پهن به اشتراک گذاشت.

خبرنگار: ابتدا از شما خواهش می کنم که معرفی مختصری از نیمه هادی باند پهن داشته باشید. این نوع نیمه هادی چه ویژگی هایی دارد و چه کاربردهایی در صنعت دارد؟

Hao Yue: بارزترین ویژگی نیمه هادی شکاف باند پهن، عرض شکاف باند وسیع آن است که از نظر خواص مواد به عایق نزدیکتر است. بنابراین، نیترید گالیم و کاربید سیلیکون توسط این نوع مواد نیمه هادی با گاف باند گسترده، با قدرت میدان الکتریکی شکست بالا، دمای عملیاتی بالا، مقاومت رسانایی کم دستگاه، چگالی الکترونی بالا و سایر مزایا، در حال حاضر نیمه هادی باند پهن باند عمدتاً در سه زمینه ارائه می شود. رقابت قوی در بازار دارند.

اولین مورد دستگاه های rf، یعنی دستگاه های موج میلی متری مایکروویو است. در مقایسه با مواد نیمه هادی مانند آرسنید گالیم و سیلیکون، دستگاه های نیمه هادی شکاف پهن باند در باند میلی متری مایکروویو دارای راندمان کاری و توان خروجی قابل توجهی بالاتری هستند و برای دستگاه های قدرت RF مناسب هستند. دستگاه‌های Rf برای مصارف شهری عمدتاً در ارتباطات سیار از جمله ارتباطات 4G، 5G و 6G در آینده استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، ایستگاه های پایه ارتباطات سیار 4G و 5G جدید نصب شده در چین تقریباً همگی از دستگاه های نیترید گالیوم استفاده می کنند. به طور خاص، ایستگاه پایه 5G از سیستم فرستنده گیرنده MIMO استفاده می کند. هر ایستگاه پایه 64 کانال را ارسال و دریافت می کند و مصرف برق آن بیش از سه برابر ایستگاه پایه 4G است. علاوه بر این، چگالی ایستگاه پایه بالاتر از ایستگاه پایه 4G است، بنابراین استفاده از دستگاه‌های نیترید گالیوم با راندمان بالا تقریبا غیرممکن است. در آینده فرکانس ارتباط 6G بیشتر خواهد شد و تعداد ایستگاه های پایه برجسته تر خواهد شد.

دومی دستگاه های الکترونیکی با قدرت بالا هستند. دستگاه های الکترونیکی با قدرت و بازده بالا برای دستگاه های شارژ سریع، سیستم های انتقال و تبدیل نیرو، حمل و نقل ریلی، وسایل نقلیه الکتریکی و شمع های شارژ مورد نیاز است. بدون شک نیمه هادی با شکاف پهن، به ویژه کاربید سیلیکون، نیترید گالیم مزایای آشکارتری نسبت به سایر مواد نیمه هادی دارد.

سومین دستگاه فوتوالکتریک است. نیمه هادی شکاف باند وسیع مزایای آشکاری دارد به ویژه در دستگاه های نوری با طول موج کوتاه. به عنوان مثال، نور آبی اکنون از نیترید گالیوم برای تمام نورهای نیمه هادی استفاده می کند. در نور بنفش، نور ماوراء بنفش و حتی در نور زرد، نور سبز می تواند به طور مستقیم به عنوان مواد نیمه هادی نیترید استفاده شود.

البته، زمینه های کاربردی دیگری مانند آشکارسازها، حسگرها و غیره وجود دارد، کاربرد بسیار گسترده است.

توجه: با توجه به داده ها، اندازه بازار دستگاه های نیمه هادی شکاف باند گسترده از سال 2017 روند صعودی بسیار آشکاری را نشان داده است. و تا چه حد جایگزین سیلیکون خواهند شد؟

Hao Yue: در دوران پس از مور، تراشه‌های مدار مجتمع سیلیکونی با چالش‌های بزرگی از نظر یکپارچه‌سازی و مصرف انرژی مواجه هستند که هر 18 ماه یک‌بار قانون یکپارچه‌سازی تراشه‌های مور را کند می‌کند. بنابراین، راه حل های جدیدی از جمله راه حل های جدید مدارهای مجتمع سه بعدی سیلیکونی و تراشه های سیستم جستجو می شود. تراشه‌های سیستم بیش از قانون مور نیز نامیده می‌شوند که به گسترش مداوم مدارهای مجتمع سیلیکونی برای ادغام با مواد دیگر یا زمینه‌های کاربردی برای باز کردن بازارهای کاربردی جدید اشاره دارد.

من فکر می کنم مدارهای مجتمع سیلیکونی با انواع دیگر نیمه هادی ها، مانند نیمه هادی های مرکب و دستگاه های سیلیکونی، ترکیبات در حال رشد بر روی بسترهای سیلیکونی، که یک زمینه بسیار جالب و امیدوارکننده در دوران پس از مولار است، بسیار ادغام می شوند. همچنین یک جهت مهم برای توسعه دستگاه های نیمه هادی شکاف باند گسترده و مدارهای مجتمع در آینده است.

با این حال، غیرممکن است که مواد نیمه هادی با شکاف پهن باند جایگزین سیلیکون شوند. بیش از 90 درصد مدارهای مجتمع هنوز از نیمه هادی های مبتنی بر سیلیکون و همچنین سلول های خورشیدی استفاده می کنند که عمدتاً از سیلیکون ساخته شده اند. دستگاه های نیمه هادی و مدارهای مجتمع با فاصله باند گسترده تنها سهم کمی در بازار جهانی نیمه هادی ها دارند که عمدتاً در دستگاه های پرقدرت rf، دستگاه های الکترونیک قدرت و دستگاه های نوری با طول موج کوتاه استفاده می شوند. سیلیکون هنوز ماده نیمه هادی غالب است. از آنجایی که مواد سیلیکونی برای ساطع نور و بهبود توان خروجی در فرکانس‌های بالا دشوار است، نیمه‌هادی‌های باند پهن فضای توسعه مستقل و بازار کاربردی بزرگی دارند.

خبرنگار: هنوز چه مشکلاتی در روند ارتقای مواد و دستگاه های نیمه هادی باند پهن چین به صنعت وجود دارد، دلایل این مشکلات چیست و چگونه می توان آنها را حل کرد؟

هائو یو: در حال حاضر، صنعت نیمه هادی چین با مشکل «گلوگاه» عمدتاً در تجهیزات و مواد کلیدی مواجه است. با این حال، از نظر تجهیزات نیمه هادی شکاف باند گسترده، ما در حال حاضر در اکثر زمینه ها به بومی سازی رسیده ایم، از رشد مواد، دستگاه و فرآیند مدار گرفته تا تجهیزات بسته بندی آزمایشی، داخلی اساسا می تواند نیازها را برآورده کند. فقط لیتوگرافی حل نشده باقی ماند. در واقع، فرآیند فوتولیتوگرافی مورد نیاز برای یک نیمه هادی باند پهن مانند نیترید گالیم نیازی به پیشرفت زیادی ندارد. دقت فوتولیتوگرافی 90 نانومتر کافی است. با حمایت از سیاست های ملی مربوطه می توانیم به این فناوری دست یابیم. دستگاه حکاکی عکسی که در حال حاضر با موفقیت توسعه یافته است باید در اسرع وقت به تولید انبوه پایدار برسد و ما همچنان باید در این زمینه تلاش کنیم. ما می توانیم به خوبی انجام دهیم می توانیم به صنعتی شدن چیزها تبدیل شویم، ما باید آن را انجام دهیم.

خبرنگار: برخی از تولید کنندگان می گویند که در حال حاضر در بسیاری از زمینه های پیشرفته، تولید دستگاه نیمه هادی داخلی نمی تواند الزامات (مانند کارایی دستگاه) را برآورده کند، چرا؟ چگونه این مشکلات را حل کنیم؟

Hao Yue: هدایت حرارتی بالا و تلفات کم از مزایای ذاتی نیمه هادی های باند پهن است. مشکل این است که ما نتوانستیم از این مزایا در توسعه محصول استفاده کامل کنیم. به عنوان مثال، نیترید گالیوم در فرکانس 4 گیگاهرتز توان خروجی 100 وات، راندمان دستگاه می تواند به بیش از 70٪ برسد. برای مواد دیگر، می تواند به 50٪ برسد خوب است، راندمان بالا توسط ماهیت مواد تعیین می شود. چه نیترید گالیم یا کاربید سیلیکون، بازده نیمه هادی باند پهن بسیار بالا است. با این حال، در کاربرد بعدی دستگاه ها، اطمینان از اتلاف کم مواد در هر مرحله بسیار مهم است.

در دستگاه کاربید سیلیکون، به عنوان مثال، پس از اتمام تولید بسته بندی، پایه فعلی به بسته بندی دستگاه ما مطابق با ویژگی های دستگاه شکست خورد و باید انجام دهیم، همچنان حالت دستگاه های پرقدرت کپسوله سیلیکونی را اتخاذ کند. بنابراین افزایش از دست دادن فاصله باند گسترده نیمه هادی راندمان بالا و از دست دادن کم بود تا کپسوله، اساسی هیچ تاثیری. این فقط یک مثال است، و من فکر می‌کنم کارهای بیشتری از نظر پذیرش فناوری می‌توان انجام داد.

خبرنگار: اگر فناوری نیمه هادی شکاف پهن باند بیشتر رایج شود، آیا می تواند الزامات پیشرفته عملکرد بالا، مقاومت در برابر دمای بالا و عمر طولانی دستگاه های الکترونیکی را برآورده کند؟

هائو یو: من فکر می کنم می توان آن را به طور کامل حل کرد. از آنجا که در نیمه هادی شکاف باند گسترده، فناوری توسعه دستگاه و نشانگرهای ما اساساً با بین المللی هماهنگ هستند و حتی برخی از شاخص ها پیشرو هستند. سوال اینجاست که این فناوری ها با چه سرعتی می توانند از تحقیق و توسعه به سمت تولید حرکت کنند. در حال حاضر، بسیاری از تولید کنندگان داخلی خود را نمی توان تحقیق و توسعه، اساسی این است که دکترین. به عنوان مثال، مرکز تحقیقات ملی مهندسی نیمه هادی باند پهن ما در دانشگاه Xidian بسیاری از مواد و فناوری های دستگاه با شاخص بالا را توسعه داده است. در ابتدا، سازندگان توانستند این دستگاه را بسازند، اما نوآوری بر این اساس دشوار بود. کشور ما معتقد است که بنگاه ها بدنه اصلی نوآوری هستند. اگر شرکت‌ها فقط از فناوری استفاده کنند، اما نوآوری نکنند، مهم نیست که فناوری چقدر خوب باشد، نمی‌توان آن را به طور مداوم به نیروهای مولد تبدیل کرد. در حال حاضر، بسیاری از شرکت ها سرمایه گذاری بسیار محدودی در تحقیق و توسعه دارند و سرمایه گذاری اصلی در تحقیق و توسعه هنوز به دولت بستگی دارد.

در مقایسه، اینتل بیش از 10 میلیارد دلار در سال برای تحقیق و توسعه شرکت های نیمه هادی پیشرو هزینه می کند. شرکت های چینی باید ظرفیت نوآوری خود را بهبود بخشند و همچنین راه هایی برای افزایش سرمایه گذاری در تحقیق و توسعه بیابند.

گزارشگر: قابل درک است که دانشگاه ها و موسسات تحقیقاتی عمدتاً با انتشار مقالات ارزیابی می شوند. این سیستم ارزیابی ممکن است همکاری نزدیک دانشگاه ها و صنایع را با مشکل مواجه کند. مدارس و شرکت‌ها به ترتیب باید چه نقشی در اتحاد دانشگاه و شرکت داشته باشند؟

هائو یو: تحقیقات دانشگاه ها و موسسات تحقیقاتی ملی باید در مرز علم و فناوری جهانی باشد. درباره اون هیچ شکی نیست. یکی از وظایف دانشگاه ها و موسسات تحقیقاتی این است که چیزهای معمولی را بررسی کنند و دائماً چیزهای جدید را دنبال کنند. این نه تنها در دانشگاه های چین، بلکه در دانشگاه های سراسر جهان صادق است. بنابراین، فکر می کنم درست است که به چاپ مقاله به ویژه در کنفرانس های دانشگاهی و مجلات دانشگاهی اهمیت داده شود. دانشمندان و دانشمندان باید با مرزهای علم و فناوری روبرو شوند و رسالت دانشمندان دنبال کردن اهداف عالی است.

آیا دستاوردهای علمی پژوهشی کالج ها و دانشگاه ها باید به سرعت به نیروهای مولد واقعی تبدیل شوند؟ من فکر می کنم قطعا اینطور است. اما چگونه می توان اطمینان حاصل کرد که نتایج تحقیقات کالج ها و دانشگاه ها می تواند به بهره وری واقعی تبدیل شود؟ این تمایل وجود دارد که اساتید مستقیماً شرکت ها را اداره کنند که به نظر من هم جای سوال دارد. برای یک استاد بسیار سخت است که بتواند هم با مرز فناوری و هم با میدان اصلی جنگ اقتصادی روبرو شود.

پس چگونه می توان این گروه از تضادها را حل کرد؟ به نظر من، تکیه بر ترکیب صنعت، دانشگاه و تحقیقات برای بهبود قابلیت های تحقیق و توسعه خود شرکت، کلید حل مشکل است. بنابراین، چگونگی تحقق سازمان به عنوان بدنه اصلی نوآوری، این چیزی است که ما باید تلاش های هماهنگ انجام دهیم.

خبرنگار: برخی از شرکت‌های بزرگ بین‌المللی، مانند Clarie و Infineon، اساساً کل زنجیره صنعت را با فناوری‌های خود پوشش داده‌اند، از بسترها، دستگاه‌ها گرفته تا برنامه‌های کاربردی. اگر بنگاه‌های داخلی با چنین بنگاه‌هایی رقابت می‌کنند و می‌خواهند در حوزه‌های پیشرفته رقابتی شکل دهند، چگونه باید این کار را انجام دهند؟

Hao Yue: شرکت Kerui در مواد نیمه هادی سیلیکون کاربید در ابتدای شرکت، به طور کامل مواد را انجام می دهد. با رشد مواد، شروع به ساخت دستگاه‌ها، ال‌ای‌دی‌های آبی پرقدرت عمودی و سپس لوازم الکترونیکی کرد. Infineon دستگاه‌ها را انجام داده است، نه مواد. تنها پس از تبدیل شدن به رهبران جهانی در زمینه های خود، به تدریج شروع به توسعه زنجیره صنعتی بالا و پایین کردند.

بنابراین برای شرکت‌های ما، توصیه من این است که آنچه را که می‌توانیم به خوبی انجام دهیم، بهترین کار را انجام دهیم، بی‌عیب و نقص انجام دهیم. یک بنگاه اقتصادی نباید در همان ابتدا زنجیره صنعتی را در نظر بگیرد. باید یک میدان را انتخاب کند، آن را تا حد زیادی انجام دهد، و سپس گسترش بالادست و پایین دست را در نظر بگیرد. دستیابی به مواد و وسایل درجه یک در ابتدا غیرممکن است. بنابراین، جایگاه سازمانی چیست، ابتدا باید مشخص شود.

خبرنگار: نیترید گالیم و کاربید سیلیکون به تولید انبوه دست یافته اند. در حوزه نیمه هادی شکاف پهن باند، موادی که در آینده قرار دارند چیست؟

هائو یو: فکر می‌کنم اکسید گالیوم محتمل‌ترین ماده است که شکاف نواری وسیع‌تری نسبت به نیترید گالیوم و کاربید سیلیکون دارد و به 4.6 تا 4.8 الکترون ولت می‌رسد. تحقیقات فعلی ما نشان می دهد که چنین مواد امیدوار کننده ای هستند.

در حدود یک دهه آینده، دستگاه‌های اکسید گالیوم احتمالاً به دستگاه‌های الکترونیکی قدرت رقابتی تبدیل خواهند شد که مستقیماً با دستگاه‌های کاربید سیلیکون رقابت خواهند کرد، درست مانند دستگاه‌های کاربید سیلیکون و قدرت سیلیکون امروزی.

بسته به پیشرفت تحقیقات بعدی، اکسید گالیوم در حال حاضر در دسترس نیست. علاوه بر این، فاصله باند مواد الماس 5.4 الکترون ولت است. شالوده تحقیقاتی این نوع مواد و دستگاه در چین بسیار خوب است، اما هنوز مشکلات فنی زیادی در این نوع مواد وجود دارد و صنعتی شدن آن بسیار دشوار است، که بستگی به این دارد که چه نوع پیشرفت فناوری در 10 سال آینده ایجاد خواهد شد. سال ها. منصفانه است که بگوییم ما خستگی ناپذیر کار کرده ایم.

سلب مسئولیت: این مقاله از "اخبار الکترونیک چین" تجدید چاپ شده است، این مقاله تنها بیانگر دیدگاه های شخصی نویسنده است، دیدگاه های Sakwei و صنعت را نشان نمی دهد، فقط برای تجدید چاپ و اشتراک گذاری، حمایت از حمایت از حقوق مالکیت معنوی، لطفاً منبع اصلی و نویسنده، در صورت وجود تخلف، لطفا برای حذف با ما تماس بگیرید.