Քանի որ IC տրանզիստորի խտությունը մոտենում է ֆիզիկական սահմանին, ավելի ու ավելի դժվար է դառնում IC-ի կատարումը բարելավելը միայն արտադրական գործընթացը բարելավելու միջոցով: Ինչպես զարգացնել IC արդյունաբերության հետմուր դարաշրջանը, աշխարհն ակտիվորեն փնտրում է նոր տեխնոլոգիաներ, նոր մեթոդներ և նոր ուղիներ: Հետմուր դարաշրջանում Չինաստանի ինտեգրված սխեմաների արդյունաբերական զարգացումը խթանելու և Չինաստանի ինտեգրալ սխեմաների արդյունաբերական զարգացումն արագացնելու նպատակով, China Semiconductor Industry Association-ը և China Electronics News-ը համատեղ հրապարակեցին զեկույցների շարք՝ «Ակադեմիկոսները խոսում են տեխնոլոգիայի էվոլյուցիայի մասին Post-Moore-ում: Era», որը հարցազրույց կանցկացնի հարակից ոլորտների ակադեմիկոսներից՝ քննարկելու կիսահաղորդչային արդյունաբերության զարգացման ուղղությունը հետմուր դարաշրջանում:

Ներկայումս լայն շերտի կիսահաղորդչային (նաև հայտնի է որպես երրորդ սերնդի կիսահաղորդչային) սարքեր և նյութերի արդյունաբերությունը տեղակայվում է տանը և արտերկրում: Ինչու՞ լայն շերտի կիսահաղորդչային արդյունաբերությունը շահեց շուկայի բարեհաճությունը: Որո՞նք են կիրառման գործընթացի առանձնահատկությունները, դժվարությունները և ցավոտ կետերը: Ի՞նչ ուղղությամբ պետք է զարգանան համապատասխան արդյունաբերությունները ապագայում: Հաո Յուեն կիսվել է իր տեսակետներով կիսահաղորդչային լայն շերտի բացվածքի արդյունաբերության ընթացիկ խնդիրների, զարգացման դժվարությունների և ապագա զարգացման ուղղությունների վերաբերյալ:

Լրագրող. Նախ կխնդրեի ձեզ կարճ ներածություն անել լայնաշերտ կիսահաղորդչի մասին: Որո՞նք են այս տեսակի կիսահաղորդիչների բնութագրերը և ինչպիսի՞ն են դրա կիրառությունները արդյունաբերության մեջ:

Hao Yue: Լայն գոտի բացվածքի կիսահաղորդչի ամենաակնառու հատկանիշը նրա լայն շերտի բացվածքի լայնությունն է, որը նյութական հատկություններով ավելի մոտ է մեկուսիչին: Հետևաբար, գալիումի նիտրիդը և սիլիցիումի կարբիդը ներկայացված են այս տեսակի լայնաշերտ կիսահաղորդչային նյութերով, բարձր խզման էլեկտրական դաշտի ուժով, բարձր աշխատանքային ջերմաստիճանով, սարքի ցածր հաղորդունակության դիմադրությամբ, բարձր էլեկտրոնների խտությամբ և այլ առավելություններով, ներկայումս լայն շերտի կիսահաղորդիչ, հիմնականում երեք դաշտերում: ունեն ուժեղ շուկայական մրցունակություն.

Առաջինը rf սարքերն են, մասնավորապես միկրոալիքային միլիմետր ալիքային սարքերը: Համեմատած կիսահաղորդչային նյութերի հետ, ինչպիսիք են գալիումի արսենիդը և սիլիցիումը, միկրոալիքային միլիմետրային շերտի լայն շերտի կիսահաղորդչային սարքերն ունեն զգալիորեն ավելի բարձր աշխատանքային արդյունավետություն և ելքային հզորություն և հարմար են RF էներգիայի սարքերի համար: Քաղաքացիական օգտագործման Rf սարքերը հիմնականում օգտագործվում են բջջային կապի մեջ, ներառյալ 4G, 5G և 6G հաղորդակցությունները ապագայում: Օրինակ, Չինաստանում նոր տեղադրված 4G և 5G շարժական կապի բազային կայանները գրեթե բոլորն օգտագործում են գալիումի նիտրիդային սարքեր: Մասնավորապես, 5G բազային կայանը ընդունում է MIMO հաղորդիչ համակարգը։ Յուրաքանչյուր բազային կայան փոխանցում և ընդունում է 64 ալիք, և դրա էներգիայի սպառումը երեք անգամ ավելի է, քան 4G բազային կայանը: Ավելին, բազային կայանի խտությունն ավելի բարձր է, քան 4G բազային կայանը, ուստի գրեթե անհնար է օգտագործել բարձր արդյունավետությամբ գալիումի նիտրիդային սարքեր։ Ապագայում 6G կապի հաճախականությունը կլինի ավելի բարձր, իսկ բազային կայանների թիվը՝ ավելի ցայտուն։

Երկրորդը բարձր հզորության էլեկտրոնային սարքերն են: Բարձր հզորության և բարձր արդյունավետության հզորության էլեկտրոնային սարքերն անհրաժեշտ են արագ լիցքավորման սարքերի, էներգիայի փոխանցման և փոխակերպման համակարգերի, երկաթուղային տրանսպորտի, էլեկտրական տրանսպորտային միջոցների և լիցքավորման կույտերի համար: Անկասկած, լայն շերտի կիսահաղորդիչը, հատկապես սիլիցիումի կարբիդը, գալիումի նիտրիդն ավելի ակնհայտ առավելություններ ունի, քան մյուս կիսահաղորդչային նյութերը:

Երրորդը ֆոտոէլեկտրական սարքերն են։ Լայն գոտու բացվածքի կիսահաղորդիչն ակնհայտ առավելություններ ունի հատկապես կարճ ալիքի երկարությամբ օպտոէլեկտրոնային սարքերում: Կապույտ լույսը, օրինակ, այժմ օգտագործում է գալիումի նիտրիդ բոլոր կիսահաղորդչային լուսավորության համար: Մանուշակագույն լույսի, ուլտրամանուշակագույն լույսի և նույնիսկ դեղին լույսի դեպքում կանաչ լույսը կարող է ուղղակիորեն օգտագործվել որպես նիտրիդային կիսահաղորդչային նյութեր:

Իհարկե, կան այլ կիրառական ոլորտներ, ինչպիսիք են դետեկտորները, սենսորները և այլն, կիրառումը շատ լայն է:

Նշում. Տվյալների համաձայն, լայն շերտի կիսահաղորդչային սարքերի շուկայական չափը 2017թ.-ից ի վեր ցույց է տվել շատ ակնհայտ աճի միտում: իսկ որքանո՞վ են դրանք փոխարինելու սիլիցիումին։

Hao Yue. Հետմուր դարաշրջանում սիլիկոնային ինտեգրված միացումների չիպերը բախվում են մեծ մարտահրավերների ինտեգրման և էներգիայի սպառման առումով, ինչը դանդաղեցնում է չիպերի ինտեգրման Մուրի օրենքը յուրաքանչյուր 18 ամիսը մեկ: Հետևաբար, փնտրում են նոր լուծումներ, այդ թվում՝ սիլիկոնային 3D ինտեգրալ սխեմաների և համակարգի չիպերի նոր լուծումներ։ Համակարգային չիպերը կոչվում են նաև ավելին, քան Մուրի օրենք, որը վերաբերում է սիլիկոնային ինտեգրալ սխեմաների շարունակական ընդլայնմանը այլ նյութերի կամ կիրառական դաշտերի հետ ինտեգրվելու համար՝ նոր կիրառական շուկաներ բացելու համար:

Կարծում եմ, որ սիլիցիումային ինտեգրալ սխեմաները շատ ինտեգրված են կիսահաղորդիչների այլ տեսակների հետ, ինչպիսիք են բաղադրյալ կիսահաղորդիչներին և սիլիցիումային սարքերը, սիլիցիումային ենթաշերտերի վրա միացությունների աճը, ինչը շատ հետաքրքիր, շատ խոստումնալից ոլորտ է հետմոլար դարաշրջանում: Այն նաև կարևոր ուղղություն է ապագայում լայն շերտի կիսահաղորդչային սարքերի և ինտեգրալ սխեմաների զարգացման համար։

Այնուամենայնիվ, անհնար է, որ լայն շերտի կիսահաղորդչային նյութերը փոխարինեն սիլիցիումին: Ինտեգրալ սխեմաների 90%-ից ավելին դեռ օգտագործում են սիլիցիումի վրա հիմնված կիսահաղորդիչներ, ինչպես նաև արևային բջիջներ, որոնք հիմնականում պատրաստված են սիլիցիումից։ Լայնաշերտ կիսահաղորդչային սարքերը և ինտեգրալային սխեմաները միայն փոքր մասն են զբաղեցնում կիսահաղորդիչների համաշխարհային շուկայում, որոնք հիմնականում օգտագործվում են բարձր հզորության rf սարքերում, ուժային էլեկտրոնիկայի սարքերում և կարճ ալիքի օպտոէլեկտրոնային սարքերում: Սիլիցիումը շարունակում է մնալ գերիշխող կիսահաղորդչային նյութը: Քանի որ սիլիկոնային նյութերը դժվար է լույս արձակել և բարելավել ելքային հզորությունը բարձր հաճախականություններում, լայնաշերտ կիսահաղորդիչներն ունեն անկախ զարգացման տարածք և կիրառական հսկայական շուկա:

Լրագրող. ի՞նչ դժվարություններ կան դեռևս Չինաստանի լայնաշերտ կիսահաղորդչային նյութերն ու սարքերը արդյունաբերություն առաջ մղելու գործընթացում, որո՞նք են այդ դժվարությունների պատճառները և ինչպե՞ս լուծել դրանք:

Հաո Յուե. Ներկայումս Չինաստանի կիսահաղորդչային արդյունաբերությունը բախվում է «խցանման» խնդրին, հիմնականում հիմնական սարքավորումների և նյութերի մեջ: Այնուամենայնիվ, լայն շերտի կիսահաղորդչային սարքավորումների առումով մենք հասել ենք տեղայնացման շատ ոլորտներում ներկայումս՝ սկսած նյութի աճից, սարքի և միացման գործընթացից մինչև փաթեթավորման սարքավորումների փորձարկում, ներքինը հիմնականում կարող է բավարարել կարիքները: Չլուծված մնաց միայն վիմագրությունը։ Իրականում, ֆոտոլիտոգրաֆիայի գործընթացը, որն անհրաժեշտ է լայն շերտի բացվածքի կիսահաղորդիչների համար, ինչպիսին է գալիումի նիտրիդը, կարիք չունի շատ առաջադեմ լինելու: Ֆոտոլիտոգրաֆիայի 90 նանոմետրի ճշգրտությունը բավարար է: Համապատասխան ազգային քաղաքականության աջակցությամբ մենք կարող ենք հասնել այս տեխնոլոգիային: Ներկայումս հաջողությամբ մշակված ֆոտոփորագրման մեքենան պետք է հնարավորինս շուտ հասնի կայուն զանգվածային արտադրության, և մենք դեռ պետք է ջանքեր գործադրենք այս հարցում։ Մենք կարող ենք լավ անել, կարող ենք դառնալ իրերի արդյունաբերականացում, մենք պետք է դա անենք:

Լրագրող. որոշ արտադրողներ ասում են, որ ներկայումս շատ առաջադեմ ոլորտներում ներքին կիսահաղորդչային սարքերի արտադրությունը չի կարող բավարարել պահանջները (օրինակ՝ սարքի արդյունավետությունը), ինչո՞ւ: Ինչպե՞ս լուծել այս խնդիրները:

Hao Yue. Բարձր ջերմային հաղորդունակությունը և ցածր կորուստը լայնաշերտ կիսահաղորդիչների բնորոշ առավելություններն են: Խնդիրն այն է, որ մենք չկարողացանք լիովին օգտագործել այս առավելությունները արտադրանքի մշակման գործում: Օրինակ, գալիումի նիտրիդը 4 ԳՀց հաճախականությամբ 100 Վտ ելքային հզորությամբ, սարքի արդյունավետությունը կարող է հասնել ավելի քան 70%: Այլ նյութերի համար կարող է հասնել 50% -ի, լավ է, բարձր արդյունավետությունը որոշվում է նյութի բնույթով: Անկախ նրանից, թե գալլիումի նիտրիդը կամ սիլիցիումի կարբիդը, կիսահաղորդիչների լայն շերտի բացվածքի արդյունավետությունը շատ բարձր է: Այնուամենայնիվ, սարքերի հետագա կիրառման ժամանակ շատ կարևոր է ապահովել նյութերի ցածր կորուստ յուրաքանչյուր քայլում:

Սիլիցիումի կարբիդային սարքում, օրինակ, փաթեթավորման արտադրությունն ավարտելուց հետո, ընթացիկ հիմնականը ձախողվեց մեր սարքի փաթեթավորմանը, սարքի բնութագրերին համապատասխան և պետք է աներ, դեռևս ընդունի սիլիցիումի պարուրման բարձր հզորության սարքերի ռեժիմը, այդպիսով մեծացել է կորուստը լայն bandgap կիսահաղորդչային բարձր արդյունավետության եւ ցածր կորուստը այնքան encapsulation, հիմնական չունեն ազդեցություն. Սա ընդամենը մեկ օրինակ է, և ես կարծում եմ, որ շատ ավելին կարելի է անել տեխնոլոգիայի ընդունման առումով:

Լրագրող. Եթե լայն շերտի կիսահաղորդչային տեխնոլոգիան էլ ավելի տարածված լինի, կարո՞ղ է այն բավարարել բարձր կատարողականության, բարձր ջերմաստիճանի դիմադրության և էլեկտրոնային սարքերի երկար սպասարկման ժամկետի պահանջները:

Հաո Յուե. Կարծում եմ, որ դա կարելի է ամբողջությամբ լուծել: Քանի որ լայն շերտի կիսահաղորդիչում մեր սարքի մշակման տեխնոլոգիան և ցուցիչները հիմնականում համաժամանակացված են միջազգայինի հետ, և նույնիսկ որոշ ցուցիչներ առաջատար են: Հարցն այն է, թե որքան արագ այս տեխնոլոգիաները կարող են հետազոտությունից և մշակումից անցնել արտադրության: Ներկայում շատ հայրենական արտադրողներ իրենք չունեն R&D ունակություն, հիմնականը դոկտրին ընդունելն է: Օրինակ, մեր Wide Band Gap Semiconductor National Engineering Research Center-ը Xidian համալսարանում մշակել է շատ բարձր ինդեքսային նյութեր և սարքերի տեխնոլոգիաներ: Սկզբում արտադրողները կարողացան սարքել սարքը, սակայն այդ հիմքի վրա նորամուծություններ անելը դժվար էր։ Մեր երկիրը կարծում է, որ ձեռնարկությունները նորարարության հիմնական մարմինն են։ Եթե ​​ձեռնարկությունները պարզապես օգտագործում են տեխնոլոգիան, բայց նորարարություն չեն անում, անկախ նրանից, թե որքան լավ է տեխնոլոգիան, այն չի կարող շարունակաբար վերածվել արտադրողական ուժերի: Ներկայումս շատ ձեռնարկություններ շատ սահմանափակ ներդրումներ ունեն ՀԵՏԱԶՈՏՈՒԹՅԱՆ և ԶԱՐԳԱՑՄԱՆ ոլորտում, և հետազոտության և զարգացման հիմնական ներդրումները դեռևս կախված են պետությունից:

Համեմատության համար նշենք, որ Intel-ը տարեկան ավելի քան 10 միլիարդ դոլար է ծախսում առաջատար կիսահաղորդչային ընկերությունների հետազոտության և զարգացման վրա: Չինական ձեռնարկությունները պետք է բարելավեն իրենց ինովացիոն կարողությունները և նաև ուղիներ գտնեն՝ ավելացնելու ներդրումները հետազոտության և զարգացման մեջ:

Լրագրող. Հասկանալի է, որ բուհերը և գիտահետազոտական ​​ինստիտուտները հիմնականում գնահատվում են հոդվածների հրապարակմամբ: Գնահատման այս համակարգը կարող է դժվարացնել համալսարանների և արդյունաբերության ոլորտների սերտ համագործակցությունը: Համապատասխանաբար ի՞նչ դեր պետք է ունենան դպրոցները և ձեռնարկությունները համալսարան-ձեռնարկություն դաշինքում:

Հաո Յուե. Համալսարանների և ազգային հետազոտական ​​ինստիտուտների հետազոտությունները պետք է ուղղված լինեն համաշխարհային գիտության և տեխնոլոգիայի սահմանին: Դրանում կասկած չկա։ Համալսարանների և գիտահետազոտական ​​ինստիտուտների խնդիրներից մեկը սովորական բաներ ուսումնասիրելն է և անընդհատ նոր բաների հետամուտ լինելը: Սա ճիշտ է ոչ միայն չինական համալսարաններում, այլև ամբողջ աշխարհի համալսարաններում: Ուստի, կարծում եմ, ճիշտ է կարևորել հոդվածների հրապարակումը հատկապես ակադեմիական գիտաժողովներում և գիտական ​​ամսագրերում։ Գիտնականներն ու գիտնականները պետք է առերեսվեն գիտության և տեխնիկայի սահմաններից, իսկ գիտնականների առաքելությունն ավելի բարձր նպատակներ հետապնդելն է։

Արդյո՞ք քոլեջների և բուհերի գիտահետազոտական ​​նվաճումները պետք է արագ վերածվեն իրական արտադրողական ուժերի: Կարծում եմ, անշուշտ այդպես է: Բայց ինչպե՞ս ապահովել, որ քոլեջների և համալսարանների հետազոտությունների արդյունքները կարող են վերածվել իրական արտադրողականության: Պրոֆեսորների կողմից ընկերություններ ուղղակիորեն ղեկավարելու միտում կա, ինչը, կարծում եմ, նույնպես կասկածելի է։ Պրոֆեսորի համար շատ դժվար է դիմակայել թե՛ տեխնոլոգիական սահմանին, թե՛ հիմնական տնտեսական մարտադաշտին։

Այսպիսով, ինչպե՞ս լուծել հակասությունների այս խումբը: Իմ կարծիքով, ձեռնարկության սեփական ՀԵՏԱԶՈՏՈՒԹՅԱՆ և զարգացման կարողությունները բարելավելու համար արդյունաբերության, համալսարանի և հետազոտությունների համակցության վրա հիմնվելը խնդրի լուծման բանալին է: Հետևաբար, ինչպես իրականացնել ձեռնարկությունը որպես նորարարության հիմնական մարմին, սա այն է, որ մենք պետք է համատեղ ջանքեր գործադրենք:

Լրագրող. Որոշ խոշոր միջազգային ընկերություններ, ինչպիսիք են Clarie-ն և Infineon-ը, հիմնականում ծածկել են արդյունաբերության ողջ շղթան իրենց տեխնոլոգիաներով՝ ենթաշերտերից, սարքերից մինչև հավելվածներ: Եթե ​​հայրենական ձեռնարկությունները մրցակցում են նման ձեռնարկությունների հետ և ցանկանում են մրցունակություն ձևավորել բարձրակարգ ոլորտում, ինչպե՞ս պետք է անեն։

Hao Yue: Kerui ընկերությունը մասնագիտացած է սիլիցիումի կարբիդի կիսահաղորդչային նյութերի արտադրության սկզբում, ամբողջությամբ պատրաստում է նյութերը: Քանի որ նյութը մեծանում էր, այն սկսեց արտադրել սարքեր, ուղղահայաց բարձր հզորության կապույտ լուսադիոդներ, այնուհետև էլեկտրոնիկա: Infineon-ը սարքավորում է, ոչ թե նյութեր: Միայն այն բանից հետո, երբ նրանք դարձան համաշխարհային առաջատարներ իրենց ոլորտներում, նրանք աստիճանաբար սկսեցին զարգացնել արդյունաբերական շղթան վեր ու վար:

Այսպիսով, մեր ձեռնարկություններին իմ խորհուրդն է անել այն, ինչ կարող ենք լավ անել, անել լավագույնը, անել անբասիր: Ձեռնարկությունը չպետք է հենց սկզբից դիտարկի արդյունաբերական շղթան։ Այն պետք է ընտրի դաշտը, դա անի ծայրահեղության մեջ և հետո մտածի հոսանքին հակառակ և ներքևում ընդլայնելու մասին: Սկզբում անհնար է հասնել առաջին կարգի նյութերի և սարքերի: Այսպիսով, թե որն է ձեռնարկության դիրքավորումը, նախ պետք է պարզ լինի:

Լրագրող. Գալիումի նիտրիդը և սիլիցիումի կարբիդը հասել են զանգվածային արտադրության: Լայն շերտի բաց կիսահաղորդչային դաշտում որո՞նք են ապագայի առջև ծառացած նյութերը:

Հաո Յուե. Ես կարծում եմ, որ գալիումի օքսիդը ամենահավանական նյութն է, որն ունի ավելի լայն գոտի, քան գալիումի նիտրիդը և սիլիցիումի կարբիդը՝ հասնելով 4.6-4.8 էլեկտրոն վոլտ: Մեր ընթացիկ հետազոտությունները ցույց են տալիս, որ նման նյութերը խոստումնալից են։

Մոտակա տասնամյակում գալիումի օքսիդով սարքերը, ամենայն հավանականությամբ, կդառնան մրցունակ ուժային էլեկտրոնիկայի սարքեր, որոնք ուղղակիորեն կմրցակցեն սիլիցիումի կարբիդային սարքերի հետ, ճիշտ այնպես, ինչպես այսօր սիլիցիումի կարբիդը և սիլիցիումի էներգիայի սարքերը:

Գալիումի օքսիդը ներկայումս հասանելի չէ՝ կախված հետագա հետազոտությունների առաջընթացից։ Բացի այդ, ադամանդի նյութի ժապավենային բացը 5.4 էլեկտրոն վոլտ է: Այս տեսակի նյութի և սարքի հետազոտական ​​հիմքը շատ լավն է Չինաստանում, բայց այս տեսակի նյութի մեջ դեռ կան բազմաթիվ տեխնիկական դժվարություններ, և դրա արդյունաբերականացումը բավականին բարդ է, ինչը կախված է նրանից, թե ինչպիսի տեխնոլոգիական առաջընթաց կկատարվի հաջորդ 10-ում: տարիներ։ Արդար է ասել, որ մենք անխոնջ աշխատել ենք։

Հրաժարում պատասխանատվությունից. Այս հոդվածը վերատպված է «China Electronic News»-ից, այս հոդվածը ներկայացնում է միայն հեղինակի անձնական տեսակետները, չի ներկայացնում Sakwei-ի և արդյունաբերության տեսակետները, միայն վերատպելու և տարածելու համար, աջակցելու մտավոր սեփականության իրավունքների պաշտպանությանը, խնդրում ենք նշել. սկզբնաղբյուր և հեղինակ, եթե կա խախտում, խնդրում ենք կապվել մեզ հետ ջնջելու համար: