He ʻIkepili Piha o nā ʻAno Hoʻouluulu Silicon Monocrystalline

He ʻIkepili Piha o nā ʻAno Hoʻouluulu Silicon Monocrystalline

1. Ka Moolelo o ka Hoʻomohala ʻana o ka Monocrystalline Silicon

ʻO ka holomua o ka ʻenehana a me ka ulu ʻana o ke koi no nā huahana akamai kiʻekiʻe-kūpono ua hoʻopaʻa hou i ke kūlana koʻikoʻi o ka ʻoihana kaapuni hoʻohui (IC) i ka hoʻomohala ʻāina. Ma ke ʻano he kihi o ka ʻoihana IC, he kuleana koʻikoʻi ka semiconductor monocrystalline silicon i ka hoʻokele ʻana i ka hana hou ʻenehana a me ka ulu ʻana o ka hoʻokele waiwai.

Wahi a ka ʻikepili mai ka International Semiconductor Industry Association, ua hōʻea ka mākeke wafer semiconductor honua i kahi helu kūʻai aku he $12.6 biliona, me nā ukana e ulu ana i 14.2 biliona ʻīniha kuea. Eia kekahi, ke hoʻomau nei ka piʻi ʻana o ke koi no nā wafers silicon.

Eia nō naʻe, ua paʻa loa ka ʻoihana wafer silicon honua, me nā mea hoʻolako ʻelima kiʻekiʻe e noho aliʻi ana ma luna o 85% o ka māhele mākeke, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma lalo nei:

• Kemika Shin-Etsu (Iapana)

• SUMCO (Iapana)

• Nā Wafers Honua

• Siltronic (Kelemānia)

• SK Siltron (Kōlea Hema)

ʻO kēia oligopoly ka hopena o ka hilinaʻi nui ʻana o Kina i nā wafers silicon monocrystalline i lawe ʻia mai, kahi i lilo i hoʻokahi o nā bottlenecks koʻikoʻi e kaupalena ana i ka hoʻomohala ʻana o ka ʻoihana kaapuni hoʻohui o ka ʻāina.

I mea e lanakila ai i nā pilikia o kēia manawa ma ka ʻāpana hana semiconductor silicon monocrystal, ʻo ka hoʻopukapuka kālā ʻana i ka noiʻi a me ka hoʻomohala ʻana a me ka hoʻoikaika ʻana i nā hiki ke hana kūloko he koho pono ʻole ia.

2. ʻIkepili o ka Mea Silika Monocrystalline

ʻO ka silicon monocrystalline ke kumu o ka ʻoihana kaapuni hoʻohui. A hiki i kēia lā, ʻoi aku ma mua o 90% o nā ʻāpana IC a me nā mea uila i hana ʻia me ka hoʻohana ʻana i ka silicon monocrystalline ma ke ʻano he mea mua. ʻO ke koi ākea no ka silicon monocrystalline a me kāna mau noi ʻoihana like ʻole e hiki ke hoʻopili ʻia i kekahi mau kumu:

1. Palekana a me ke aloha i ke kaiapuniNui ka Silicon i loko o ka ʻili o ka Honua, ʻaʻohe mea ʻawahia, a pili pono i ke kaiapuni.

2. Hoʻokaʻawale UilaHōʻike maoli ka Silicon i nā waiwai insulation uila, a ma ka mālama ʻana i ka wela, hana ia i kahi papa pale o ka silicon dioxide, kahi e pale pono ai i ka nalowale ʻana o ka uku uila.

3. ʻenehana ulu makuaʻO ka mōʻaukala lōʻihi o ka hoʻomohala ʻenehana i nā kaʻina hana ulu silicon ua ʻoi aku ka maikaʻi ma mua o nā mea semiconductor ʻē aʻe.

Mālama kēia mau mea i ka silicon monocrystalline ma ke alo o ka ʻoihana, e lilo ai ia i mea hiki ʻole ke pani ʻia e nā mea ʻē aʻe.

Ma ke ʻano o ke ʻano o ka kristal, ʻo ka silicon monocrystalline kahi mea i hana ʻia mai nā ʻātoma silicon i hoʻonohonoho ʻia i loko o kahi lattice periodic, e hana ana i kahi ʻano hoʻomau. ʻO ia ke kumu o ka ʻoihana hana chip.

Hōʻike ka kiʻikuhi ma lalo nei i ke kaʻina hana piha o ka hoʻomākaukau ʻana o ka silicon monocrystalline:

Kaʻina Hana Nānā:
Loaʻa ka silicon monocrystalline mai ka ʻoile silicon ma o kekahi mau ʻanuʻu hoʻomaʻemaʻe. ʻO ka mea mua, loaʻa ka silicon polycrystalline, a laila ulu ʻia i loko o kahi ingot silicon monocrystalline i loko o kahi umu ulu kristal. Ma hope iho, ʻoki ʻia, hoʻowali ʻia, a hana ʻia i loko o nā wafers silicon i kūpono no ka hana ʻana i nā chip.

ʻO ka maʻamau, ua māhele ʻia nā wafers Silicon i ʻelua mau ʻāpana:pae photovoltaica mepapa semiconductorʻOkoʻa kēia mau ʻano ʻelua i ko lākou ʻano, ka maʻemaʻe, a me ke ʻano o ka ʻili.

• Nā wafers papa semiconductorhe kiʻekiʻe loa ka maʻemaʻe a hiki i ka 99.999999999%, a koi ʻia e lilo i monocrystalline.

• Nā wafers pae photovoltaicʻaʻole maʻemaʻe loa, me nā pae maʻemaʻe mai 99.99% a i 99.9999%, a ʻaʻohe koi koʻikoʻi no ka maikaʻi o ke aniani.

Eia kekahi, koi nā wafers semiconductor-grade i ka laumania ʻili a me ka maʻemaʻe kiʻekiʻe ma mua o nā wafers photovoltaic-grade. ʻO nā kūlana kiʻekiʻe no nā wafers semiconductor e hoʻonui i ka paʻakikī o kā lākou hoʻomākaukau ʻana a me ko lākou waiwai ma hope i nā noi.

Hōʻike ka pakuhi ma lalo nei i ka ulu ʻana o nā kikoʻī wafer semiconductor, i hoʻonui ʻia mai nā wafers 4-'īniha (100mm) a me 6-'īniha (150mm) mua i nā wafers 8-'īniha (200mm) a me 12-'īniha (300mm) o kēia manawa.

I ka hoʻomākaukau ʻana o ka silicon monocrystal maoli, ʻokoʻa ka nui o ka wafer ma muli o ke ʻano o ka noi a me nā kumu kumukūʻai. No ka laʻana, hoʻohana pinepine nā ʻāpana hoʻomanaʻo i nā wafers 12-'īniha, ʻoiai hoʻohana pinepine nā mea mana i nā wafers 8-'īniha.

I ka hōʻuluʻulu manaʻo, ʻo ka ulu ʻana o ka nui o ka wafer ka hopena o ke kānāwai ʻo Moore a me nā kumu waiwai. ʻO ka nui o ka wafer e hiki ai ke ulu i kahi silicon hiki ke hoʻohana ʻia ma lalo o nā kūlana hana like, e hōʻemi ana i nā kumukūʻai hana aʻo ka hoʻemi ʻana i ka ʻōpala mai nā kihi wafer.

Ma ke ʻano he mea koʻikoʻi i ka hoʻomohala ʻenehana hou, ʻo nā wafers silicon semiconductor, ma o nā kaʻina hana kikoʻī e like me ka photolithography a me ka implantation ion, hiki ke hana i nā mea uila like ʻole, me nā rectifiers mana kiʻekiʻe, transistors, transistors bipolar junction, a me nā mea hoʻololi. He kuleana koʻikoʻi kēia mau mea hana ma nā kahua e like me ka naʻauao artificial, nā kamaʻilio 5G, nā mea uila kaʻa, ka Pūnaewele o nā Mea, a me ka aerospace, e hoʻokumu ana i ke kihi o ka hoʻomohala waiwai aupuni a me ka hana hou ʻenehana.

3. ʻenehana ulu ʻana o ka Monocrystalline Silicon

ʻO kaKe ʻAno Hana Czochralski (CZ)he hana kūpono no ka huki ʻana i nā mea monocrystalline kiʻekiʻe mai ka heheʻe. Ua hāpai ʻia e Jan Czochralski i ka makahiki 1917, ua ʻike ʻia kēia ʻano hana ʻo ia hoʻiKa huki ʻana o ke anianiʻano hana.

I kēia manawa, hoʻohana nui ʻia ke ʻano CZ i ka hoʻomākaukau ʻana i nā mea semiconductor like ʻole. Wahi a nā helu helu piha ʻole, ma kahi o 98% o nā ʻāpana uila i hana ʻia mai ka silicon monocrystalline, me 85% o kēia mau ʻāpana i hana ʻia me ka hoʻohana ʻana i ke ʻano CZ.

Ua makemake nui ʻia ke ʻano hana CZ ma muli o kona ʻano kristal maikaʻi loa, ka nui hiki ke hoʻomalu ʻia, ka wikiwiki o ka ulu ʻana, a me ka pono hana kiʻekiʻe. ʻO kēia mau ʻano e hoʻolilo i ka CZ monocrystalline silicon i mea makemake ʻia no ka hoʻokō ʻana i ke koi kiʻekiʻe a nui hoʻi i ka ʻoihana uila.

ʻO ke kumumanaʻo ulu o ka silicon monocrystalline CZ penei:

Pono ke kaʻina hana CZ i nā mahana kiʻekiʻe, kahi vacuum, a me kahi ʻano pani. ʻO nā lako koʻikoʻi no kēia kaʻina hana ʻo ia kaumu ulu aniani, ka mea e hoʻomaʻalahi ai i kēia mau kūlana.

Hōʻike ke kiʻikuhi ma lalo nei i ke ʻano o kahi umu ulu kristal.

I ke kaʻina hana CZ, hoʻokomo ʻia ka silicon maʻemaʻe i loko o kahi ipu hoʻoheheʻe, hoʻoheheʻe ʻia, a hoʻokomo ʻia kahi kristal hua i loko o ka silicon i hoʻoheheʻe ʻia. Ma ka hoʻomalu pono ʻana i nā palena e like me ka mahana, ka wikiwiki huki, a me ka wikiwiki o ka wili ʻana o ka ipu hoʻoheheʻe, hoʻonohonoho hou nā ʻātoma a i ʻole nā ​​​​molekala ma ka pilina o ke kristal hua a me ka silicon i hoʻoheheʻe ʻia, e paʻa ana i ka wā e hoʻomaʻalili ai ka ʻōnaehana a i ka hopena e hana i hoʻokahi kristal.

Hoʻopuka kēia ʻenehana ulu kristal i ka silicon monocrystalline kiʻekiʻe, ke anawaena nui me nā kuhikuhi kristal kikoʻī.

ʻO ke kaʻina hana ulu e pili ana i kekahi mau ʻanuʻu koʻikoʻi, e like me:

1. Ka Wehe ʻana a me ka Hoʻouka ʻana: Ka wehe ʻana i ke aniani a me ka hoʻomaʻemaʻe pono ʻana i ka umu a me nā ʻāpana mai nā mea haumia e like me ka quartz, graphite, a i ʻole nā ​​​​mea haumia ʻē aʻe.

2. Ka Vacuum a me ka Heheʻe ʻanaHoʻoneʻe ʻia ka ʻōnaehana i kahi vacuum, a ukali ʻia e ka hoʻokomo ʻia ʻana o ke kinoea argon a me ka hoʻomehana ʻana o ka uku silicon.

3. Ka huki ʻana o ke anianiHoʻohaʻahaʻa ʻia ke kristal hua i loko o ka silicon heheʻe, a hoʻomalu pono ʻia ka mahana o ka interface e hōʻoia i ka crystallization kūpono.

4. Ka Mana ʻana i nā Poʻohiwi a me ke AnawaenaI ka ulu ʻana o ke aniani, ua nānā pono ʻia kona anawaena a hoʻoponopono ʻia e hōʻoia i ka ulu like ʻana.

5. Ka Pau ʻana o ka Ulu ʻana a me ka Pani ʻana o ka UmuKe hoʻokō ʻia ka nui o ke aniani i makemake ʻia, e pani ʻia ka umu, a wehe ʻia ke aniani.

ʻO nā ʻanuʻu kikoʻī o kēia kaʻina hana e hōʻoia i ka hoʻokumu ʻia ʻana o nā monocrystals kiʻekiʻe, ʻaʻohe kīnā, kūpono no ka hana ʻana o semiconductor.

4. Nā pilikia i ka hana ʻana o ka Monocrystalline Silicon

ʻO kekahi o nā pilikia nui i ka hana ʻana i nā monocrystals semiconductor nui-diameter e waiho ana i ka lanakila ʻana i nā bottlenecks loea i ka wā o ke kaʻina hana ulu, ʻoi aku hoʻi i ka wānana a me ka kaohi ʻana i nā kīnā kristal:

1. ʻO ke ʻano Monocrystal kūlike ʻole a me ka hua haʻahaʻaI ka piʻi ʻana o ka nui o nā silicon monocrystals, piʻi aʻe ka paʻakikī o ke kaiapuni ulu, e paʻakikī ai ke kāohi i nā mea e like me ke kahua wela, ke kahe, a me nā kahua magnetic. Hoʻopilikia kēia i ka hana o ka hoʻokō ʻana i ka maikaʻi mau a me nā hua kiʻekiʻe.

2. Kaʻina Hana Mana Paʻa ʻoleHe paʻakikī loa ke kaʻina hana ulu o nā monocrystals silicon semiconductor, me nā kahua kino he nui e launa pū ana, e hoʻolilo ana i ka pololei o ka mana i mea paʻa ʻole a alakaʻi i nā hua huahana haʻahaʻa. ʻO nā hoʻolālā hoʻomalu o kēia manawa e kālele nui ana i nā ana macroscopic o ke kristal, ʻoiai ke hoʻoponopono ʻia nei ka maikaʻi ma muli o ka ʻike manual, e paʻakikī ai ke hoʻokō i nā koi no ka hana micro a me ka nano i nā chips IC.

No ka hoʻoponopono ʻana i kēia mau pilikia, pono koke ka hoʻomohala ʻana i nā ʻano nānā ʻana a me ka wānana pūnaewele no ka maikaʻi o ke kristal i ka manawa maoli, me nā hoʻomaikaʻi ʻana i nā ʻōnaehana kaohi e hōʻoia i ka hana paʻa a kiʻekiʻe o nā monocrystals nui no ka hoʻohana ʻana i nā kaapuni i hoʻohui ʻia.