Кристаллҳои ягона дар табиат каманд ва ҳатто вақте ки онҳо пайдо мешаванд, онҳо одатан хеле хурд мебошанд - маъмулан дар миқёси миллиметр (мм) - ва ба даст овардани онҳо душвор аст. Алмосҳои гузоришшуда, зумуррадҳо, агатҳо ва ғ., умуман ба муомилоти бозор ворид намешаванд, бигзор дар барномаҳои саноатӣ; аксарияти онхо дар музейхо барои намоиш гузошта мешаванд. Бо вуҷуди ин, баъзе кристаллҳо арзиши назарраси саноатӣ доранд, ба монанди кремнийи яккристаллӣ дар саноати микросхемаҳои интегралӣ, ёқути маъмулан дар линзаҳои оптикӣ истифодашаванда ва карбиди кремний, ки дар нимноқилҳои насли сеюм суръат мегирад. Қобилияти истеҳсоли оммавии ин монокристаллҳо на танҳо қувват дар технологияи саноатӣ ва илмӣ, балки рамзи сарват низ мебошад. Талаботи аввалиндараҷаи истеҳсоли монокристалл дар саноат андозаи калон аст, зеро ин калиди кам кардани хароҷотро самараноктар мекунад. Дар зер баъзе кристаллҳои маъмулан дар бозор дучоршуда мавҷуданд:
1. Як кристалл сапфир
Як кристали сапфир ба α-Al₂O₃ дахл дорад, ки дорои системаи кристаллии шашкунҷа, сахтии Mohs 9 ва хосиятҳои устувори кимиёвӣ мебошад. Он дар моеъҳои зангзанандаи туршӣ ё сілтӣ ҳал намешавад, ба ҳарорати баланд тобовар аст ва интиқоли аълои рӯшноӣ, гармигузаронӣ ва изолятсияи барқро нишон медиҳад.
Агар ионҳои Al дар кристалл бо ионҳои Ti ва Fe иваз шаванд, кристалл кабуд ба назар мерасад ва онро сапфир меноманд. Агар бо ионҳои Cr иваз карда шаванд, он сурх мешавад ва ёқут номида мешавад. Бо вуҷуди ин, сапфири саноатӣ α-Al₂O₃ холис, ранг ва шаффоф, бе ифлос аст.
Сафири саноатӣ одатан шакли вафлиро мегирад, ғафсии 400–700 мкм ва диаметри 4–8 дюйм. Инҳо ҳамчун вафли маъруфанд ва аз зарфҳои булӯр бурида мешаванд. Дар зер зарфи навҷамъовардашудаи як кӯраи кристаллӣ нишон дода шудааст, ки ҳанӯз сайқал дода ё бурида нашудааст.
Дар соли 2018 Ширкати электронии Ҷингхуи дар Муғулистони дохилӣ бомуваффақият калонтарин булӯри сапфири ултра-калон дар ҷаҳон 450 кг парвариш кард. Бузургтарин булӯри пешини сапфир дар ҷаҳон як булӯри 350 кг буд, ки дар Русия истеҳсол шудааст. Тавре ки дар тасвир дида мешавад, ин кристалл шакли муқаррарӣ дорад, комилан шаффоф аст, аз тарқишҳо ва сарҳадҳои донагӣ озод аст ва футури кам дорад.
2. Силикони яккристаллӣ
Дар айни замон, кремнийи яккристалл, ки барои микросхемаҳои микросхемаҳои интегралӣ истифода мешавад, тозагии 99,999999% то 99,999999999% (9–11 нӯҳ) дорад ва зарфи кремнийи 420 кг бояд сохтори комили ба алмос монандро нигоҳ дорад. Дар табиат ҳатто алмоси як карат (200 мг) нисбатан кам аст.
Дар истеҳсоли ҷаҳонии зарфҳои кремнийи монокристалл панҷ ширкати бузург бартарӣ доранд: Шин-Этсуи Ҷопон (28,0%), SUMCO-и Ҷопон (21,9%), GlobalWafers-и Тайван (15,1%), SK Siltron-и Кореяи Ҷанубӣ (11,6%) ва Siltronic-и Олмон (11,3%). Ҳатто бузургтарин истеҳсолкунандаи вафли нимноқил дар материкии Чин, NSIG ҳамагӣ тақрибан 2,3% ҳиссаи бозорро дар бар мегирад. Бо вуљуди ин, њамчун як навкор, имкони онро набояд нодида гирифт. Дар соли 2024, NSIG ба нақша гирифтааст, ки ба лоиҳаи такмил додани истеҳсоли вафли кремнийи 300 мм барои микросхемаҳои интегралӣ сармоягузорӣ кунад, ки ҳаҷми умумии сармоягузории тахминии ¥13,2 миллиардро ташкил медиҳад.
Ҳамчун ашёи хоми микросхемаҳои, қубурҳои кремнийи яккристалии тозагии баланд аз диаметри 6 дюйм ба 12 дюйм табдил меёбанд. Корхонаҳои пешбари байналмилалии чипҳо, аз қабили TSMC ва GlobalFoundries, чипҳоро аз вафли кремнийи 12-дюймаи асосии бозор истеҳсол мекунанд, дар ҳоле ки вафли 8-дюйма тадриҷан аз байн бурда мешаванд. Пешвои ватании SMIC то ҳол пеш аз ҳама вафли 6 дюймиро истифода мебарад. Дар айни замон, танҳо SUMCO-и Ҷопон метавонад субстратҳои баландсифати 12 дюймаи вафлиро истеҳсол кунад.
3. Арсениди галлий
Вафли арсениди галлий (GaAs) як маводи муҳими нимноқил мебошанд ва андозаи онҳо як параметри муҳим дар раванди омодасозӣ мебошад.
Дар айни замон, вафли GaAs одатан дар андозаи 2 дюйм, 3 дюйм, 4 дюйм, 6 дюйм, 8 дюйм ва 12 дюйм истеҳсол карда мешаванд. Дар байни онҳо, вафли 6-дюймаи яке аз мушаххасоти васеъ истифодашаванда мебошанд.
Диаметри максималии кристаллҳое, ки бо усули Horizontal Bridgman (HB) парвариш карда мешаванд, одатан 3 дюйм аст, дар ҳоле ки усули моеъ-Encapsulated Czochralski (LEC) метавонад кристаллҳои ягона то 12 дюймро тавлид кунад. Бо вуҷуди ин, афзоиши LEC хароҷоти баланди таҷҳизотро талаб мекунад ва кристаллҳоро бо якрангӣ ва зичии баланди дислокатсия медиҳад. Усулҳои вертикалӣ градиенти яхкунӣ (VGF) ва амудӣ Бридҷман (VB) дар айни замон метавонанд як кристаллҳои диаметри то 8 дюймро бо сохтори нисбатан якхела ва зичии камтари дислокатсия тавлид кунанд.
Технологияи истеҳсоли вафли нимизолятсияи 4 ва 6 дюймии GaAs асосан аз ҷониби се ширкат азхуд карда шудааст: Sumitomo Electric Industries-и Ҷопон, Freiberger Compound Materials-и Олмон ва AXT-и ИМА. То соли 2015, субстратҳои 6 дюймӣ аллакай зиёда аз 90% ҳиссаи бозорро ташкил медоданд.
Дар соли 2019, бозори ҷаҳонии субстратҳои GaAs аз ҷониби Freiberger, Sumitomo ва Beijing Tongmei бартарӣ дошт, ки ҳиссаи бозор мутаносибан 28%, 21% ва 13% буд. Тибқи ҳисобҳои ширкати консалтингии Yole, фурӯши ҷаҳонии субстратҳои GaAs (ба эквиваленти 2 дюйм) дар соли 2019 тақрибан ба 20 миллион дона расидааст ва дар назар аст, ки то соли 2025 аз 35 миллион дона зиёд шавад. Бозори ҷаҳонии субстратҳои GaAs дар соли 2019 тақрибан 200 миллион доллар арзиш дошт ва интизор меравад, ки бо суръати солонаи 34 миллион доллар афзоиш ёбад5, (CAGR) 9,67% аз соли 2019 то 2025.
4. Силикон карбиди ягона кристалл
Дар айни замон, бозор метавонад афзоиши диаметри 2-дюйма ва 3-дюймаи карбиди кремний (SiC)-ро пурра дастгирӣ кунад. Бисёре аз ширкатҳо дар бораи афзоиши бомуваффақияти як кристаллҳои 4-дюймаи 4H-навъи SiC гузориш доданд, ки дастоварди Чин ба сатҳи ҷаҳонӣ дар технологияи афзоиши кристаллҳои SiC нишон медиҳад. Бо вуҷуди ин, то ба тиҷорат табдил додани он ҳанӯз ҳам фосилаи назаррас вуҷуд дорад.
Умуман, зарфҳои SiC, ки бо усулҳои марҳилаи моеъ парвариш карда мешаванд, нисбатан хурданд ва ғафсӣ дар сатҳи сантиметр. Ин инчунин сабаби гаронии пластмассаҳои SiC мебошад.
XKH ба R&D ва коркарди фармоишии маводи нимноқилҳои аслӣ, аз ҷумла сапфир, карбиди кремний (SiC), вафли кремний ва сафолӣ тахассус дорад, ки занҷири пурраи арзишро аз афзоиши кристалл то коркарди дақиқ фаро мегирад. Бо истифода аз қобилиятҳои интегралии саноатӣ, мо вафли сапфири баландсифат, субстратҳои карбиди кремний ва вафли кремнийи ултра тозаро пешниҳод менамоем, ки аз ҷониби ҳалли мувофиқ ба монанди буридани фармоишӣ, рӯйпӯш кардани рӯизаминӣ ва сохтани геометрияи мураккаб барои қонеъ кардани талаботи шадиди экологӣ дар системаҳои энергияи лазерӣ, замимаҳои матоъ ва азнавбарқароркунӣ дастгирӣ карда мешаванд.
Бо риояи стандартҳои сифат, маҳсулоти мо дорои дақиқии дараҷаи микрон, устувории гармии > 1500 ° C ва муқовимат ба зангзании олӣ буда, эътимодро дар шароити сахти корӣ таъмин мекунанд. Илова бар ин, мо субстратҳои кварц, маводи металлӣ/ғайриметаллӣ ва дигар ҷузъҳои нимноқилро таъмин менамоем, ки имкон медиҳад гузариши бефосила аз прототипсозӣ ба истеҳсоли оммавӣ барои муштариён дар саросари соҳаҳо.
Вақти интишор: 29 август-2025