Ki sa ki pi komen Semiconductor? Istwa a dèyè trangle Silisyòm nan sou elektwonik modèn

Antre nan nenpòt laboratwa elektwonik epi mande ki materyèl ki kenbe enjenyè yo travay, epi w ap tande menm mo a chak fwa. Silisyòm. Li te repons lan depi lontan ke kesyon an apèn vin poze ankò. Yon rejyon antye nan Kalifòni pote non li. Pi gwo konpayi yo nan mond lan yo bati sou li, literalman ak finansyèman. Men, Silisyòm pa t 'rive nan pozisyon sa a paske yon moun deside li te pi bon semi-conducteurs imajinab. Li te rive la atravè yon konbinezon de bon chimi, distribisyon ere, ak kalite momantòm endistriyèl ki prèske enposib ranvèse yon fwa li vin ale.

 

 

Semiconductor

 

Li pa t 'kòmanse ak Silisyòm

Premye tranzistò a pa te fèt ak Silisyòm. Lè Bardeen ak Brattain te demontre aparèy yo nan Bell Labs nan mwa desanm 1947, materyèl ki anba kontak lò yo te germanium. Te gen bon rezon pou sa. Germanium te pi fasil pou pirifye nan nivo ke travay semi-conducteurs byen bonè te mande, ak elektwon te deplase atravè li pi lib pase nan Silisyòm nan vòltaj chèchè yo te itilize. Si ou te yon fizisyen an 1950 mete yon parye sou ki materyèl ki ta vin domine endistri elektwonik la, germanium pa ta yon chwa ki pa rezonab.

Li pèdi kanmenm. Ak fason li pèdi a di yon bagay enpòtan sou fason teknoloji aktyèlman devlope, ki se raman sou chemen an ki sanble pi pwomèt nan kòmansman an.

Defo fatal Germanium a te tèmik. Bandgap li yo chita nan 0.67 elèktron vòlt, ase etwat ke tanperati k ap monte lakòz aparèy koule aktyèl nan fason enjenyè pa t 'kapab fasil kontwole. Mete yon tranzistò jèrmanyòm andedan yon pyès ki nan konpitè militè, oswa toupre yon tib vakyòm cho, oswa tou senpleman nan yon aparèy ki te kouri pou yon èdtan, epi konpòtman li ta chanje. Kalite enprevizib sa a tolerab nan yon laboratwa. Li pa tolerab nan yon pwodwi.

 

Yon kouch vè ki chanje fabrikasyon

Silisyòm gen yon bandgap nan 1.1 elèktron vòlt, ki te ba li siyifikativman pi bon estabilite tèmik. Aparèy ki te konstwi sou Silisyòm te kapab kouri fiable nan tanperati ki te lakòz germanium pou move konpòte yo. Sa pou kont li te kapab ase pou penche balans lan. Men, Silisyòm te gen yon dezyèm avantaj ke pèsonn pa te konplètman antisipe, epi li te tounen soti nan pwoblèm plis pase nenpòt lòt bagay.

Lè Silisyòm ekspoze a oksijèn li grandi yon kouch mens, difisil, inifòm nan diyoksid Silisyòm sou sifas li. Silisyòm diyoksid se elektrik izolasyon, chimik ki estab, ak lyezon ak Silisyòm ki anba li ak yon konsistans ki ka kontwole epi repete atravè yon wafer antye. Lè enjenyè nan fen ane 1950 yo t ap chèche konnen ki jan yo bati tranzistò sou yon sifas ki plat ak fil yo ansanm ak metal depoze, kouch oksid natif natal sa a te vin engredyan esansyèl la. Li te sèvi kòm baryè posibilite ant eleman yo. Ou ta ka grandi li tèmik, grave fenèt yo atravè li ak asid, depoze nouvo kouch sou tèt li, epi fè tout bagay sa yo ak ase presizyon pou defini karakteristik ke je a pa ka wè.

Germanium pa gen okenn oksid sa yo. Diyoksid jèrmanyòm fonn nan dlo epi li tonbe apa nan tanperati ke pwosesis semi-conducteurs mande. Sa a pa t 'yon pwoblèm rezoud ak pi bon jeni. Se te yon pwopriyete materyèl, epi li efektivman diskalifye germanium nan pwosesis fabrikasyon endistri a te konvèje sou.

Silisyòm te genyen pa piman poutèt sa li te ye, men poutèt sa li te fè anndan yon anviwònman fabwikasyon. Pwosesis planè a te bezwen yon materyèl ki gen yon oksid ki estab, ki ka grandi. Silisyòm te gen youn. Tout lòt bagay te swiv de sa.

 

Ki katrevendis pousan nan wafers nan mond lan sanble

Silisyòm kounye a konte pou plis pase katrevendis pousan nan tout wafers semi-conducteurs pwodwi globalman. Li se substrate pou processeurs yo nan laptop ou, memwa nan telefòn ou, Capteur imaj nan kamera ou, tranzistò pouvwa yo nan kontwolè COMPRESSOR frijidè ou a, ak selil solè yo ale sou yon kantite ogmantasyon nan twati. Lajè prezans li difisil pou egzajere.

Pati nan sa ki soutni sa a se echèl endistriyèl absoli. Yon plant modèn fabrike wafer Silisyòm koute yon kote ant dis ak ven milya dola pou konstwi, ak chak zouti andedan li, chak pwosesis chimik, chak pwosedi kontwòl kalite, yo te devlope ak rafine sou deseni ak Silisyòm espesyalman nan tèt ou. Photoresists yo formul pou Silisyòm. Chimi yo etch yo branche pou Silisyòm. Enjenyè yo konnen Silisyòm.

Sa pifò moun andeyò endistri a pa panse osijè de se enfrastrikti sipò ki fè yon fab kouri. Manifakti semi-kondiktè depann de yon koule san enteripsyon nan dlo ultrapur, gaz pwosesis, ak etchants chimik agresif k ap deplase nan sistèm livrezon ak anpil atansyon kontwole. Chak chemen likid nan yon fab, soti nan bouk dlo yo deyonize ki rense wafers ant etap nan liy yo pote asid fluororik pou retire oksid, mande pou eleman ki ka okipe medya korozivite san yo pa kontamine pwosesis la. Atiyo boul asye purse youn nan pwen kontwòl ki pi komen nan sistèm sa yo, yo itilize pou izole liy, kontwole koule, epi pèmèt antretyen san yo pa fèmen yon bouk antye. Estanda pwòpte yo aplike nan tiyo sa yo nan yon anviwònman semi-conducteurs yo konsiderableman pi egzijan pase nan pifò lòt endistri yo, paske menm tras kontaminasyon metal soti nan yon fitting mal espesifye ka ruine yon pakèt wafer antye. Pou rezon sa a, enjenyè fab trete seleksyon chak valv boul asye pur nan yon sistèm livrezon chimik ak menm gravite yo pote nan espesifye ekipman pwosesis, revize sètifikasyon materyèl, estanda fini sifas yo, ak nivo kontaminan ekstrè anvan yon sèl valv vin enstale sou liy lan.

Sa a se kouch endistri a ki raman parèt nan kouvèti bato yo ak fabwikasyon, men li esansyèl tankou machin litografi yo tèt yo. Lè moun pale sou chèn ekipman pou semi-conducteurs difisil pou replike oswa deplase, yo ap pale an pati sou sa a: spesifik akimile nan chak eleman nan pwosesis la, desann nan ekipman yo ak pyès ki nan konpitè kontwòl koule andedan yon kabinè livrezon chimik.

 

LEADTEK 2PC Nerjaveèi asye boul valv

 

Kote yo Silisyòm kouri soti nan wout

Silisyòm gen limit otantik, ak nan sèten aplikasyon limit sa yo te sispann enkyetid teyorik e yo te kòmanse gen pwoblèm jeni reyèl.

Nitrure Galyòm gen yon bandgap nan 3.4 elèktron vòlt, plis pase twa fwa Silisyòm la. Sa a pi laj espas pèmèt tranzistò GaN bloke pi wo vòltaj, chanje nan pi wo frekans, ak gaye chalè pi efikas pase yon aparèy Silisyòm nan gwosè konparab. Chajeur vit ki anbake ak smartphones ak laptops aktyèl yo sèvi ak tranzistò pouvwa GaN olye ke silisyòm, se poutèt sa yo ka anfòm swasant oswa yon santèn wat kapasite chaje nan yon bagay ti ase yo bliye nan yon pòch jakèt. Silisyòm ta bezwen yon aparèy fizikman pi gwo pou fè menm travay ak efikasite menm. Anplifikatè GaN yo tou santral nan enfrastrikti estasyon baz 5G, kote limit frekans Silisyòm yo vin tounen yon plafon difisil olye ke yon gid mou.

Silisyòm carbure jwe yon wòl menm jan an nan pi wo nivo pouvwa, patikilyèman kote retire chalè se kontrent la obligatwa. Konduktivite tèmik li se apeprè twa fwa sa ki nan Silisyòm, ki enpòtan lè w ap routage dè santèn de kilowat nan varyateur la nan yon machin elektrik. Plizyè gwo manifaktirè yo te deplase varyateur traction yo soti nan IGBT Silisyòm nan modil carbure Silisyòm, ak pwogrè efikasite yo te reyèl ase yo montre moute nan figi ranje kondwi.

Pi lwen pase de sa yo gen materyèl ki jenere enterè rechèch konsiderab men yo poko travèse nan pwodiksyon endikap. Ksid Galyòm gen yon bandgap ki apwoche senk elèktron vòlt ak karakteristik teyorik pann ki ta ka itil nan aplikasyon pou vòltaj trè wo, men teknoloji a pou grandi wafers gratis -nan echèl yo toujou ap travay deyò. Mobilite elektwon Graphene a se teyorikman anviwon desan mil santimèt kare pou chak volt-segondè, yon nimewo ki pi piti katòzan Silisyòm nan, e chèchè yo te montre nimewo sa a pandan pi bon pati nan ven ane alòske tranzistò grafèn pratik ki aktyèlman konkirans ak Silisyòm nan yon sikwi reyèl rete lajman pa rive jwenn.

 

Pozisyon ki onèt la

Silisyòm se semi-conducteurs ki pi komen, epi li pral rete konsa pou pi lontan pase pifò moun k ap travay kounye a nan endistri a pral alantou yo wè. GaN ak SiC yo pa deplase Silisyòm lajman. Yo genyen kwen espesifik yo nan mache a kote fizik Silisyòm nan te vrèman sispann yo te adekwat, ak Silisyòm ap cède kwen sa yo san yo pa anpil nan yon batay paske ekonomi an te deplase kont li.

Ki sa ki aktyèlman chanje se yon bagay ki pi sibtil. Pou pi fò nan istwa endistri semi-conducteurs, Silisyòm pa t jis materyèl ki pi komen. Li te sipoze materyèl la, pwen depa pou nenpòt konvèsasyon konsepsyon, default ke ou te sèlman kite lè ou te gen yon rezon ki pa nòmal. Sipozisyon sa a se detachman nan bor yo. Pa tonbe, pa te ranvèse, jis detachman. Semi-kondiktè ki pi komen se toujou Silisyòm. Kesyon ki pi enteresan nan materyèl semi-conducteurs kounye a se kote Silisyòm sispann se repons evidan an, ak sa ki ranpli espas li kite dèyè.