ຜລຶກດຽວທີ່ປູກໃໝ່ໆ

ຜລຶກດ່ຽວແມ່ນຫາຍາກໃນທຳມະຊາດ, ແລະເຖິງແມ່ນວ່າມັນຈະເກີດຂຶ້ນ, ແຕ່ມັນມັກຈະມີຂະໜາດນ້ອຍຫຼາຍ—ໂດຍປົກກະຕິແມ່ນຢູ່ໃນຂະໜາດມິນລີແມັດ (ມມ)—ແລະຍາກທີ່ຈະໄດ້ຮັບ. ເພັດ, ມໍລະກົດ, ອາເກດ, ແລະອື່ນໆທີ່ລາຍງານໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວບໍ່ໄດ້ເຂົ້າສູ່ການໄຫຼວຽນຂອງຕະຫຼາດ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນການນຳໃຊ້ໃນອຸດສາຫະກຳ; ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນວາງສະແດງຢູ່ໃນຫໍພິພິທະພັນເພື່ອວາງສະແດງ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຜລຶກດ່ຽວບາງອັນມີມູນຄ່າທາງອຸດສາຫະກຳທີ່ສຳຄັນ, ເຊັ່ນ: ຊິລິກອນຜລຶກດ່ຽວໃນອຸດສາຫະກຳວົງຈອນລວມ, ເພັດໄພລິນທີ່ນິຍົມໃຊ້ໃນເລນແສງ, ແລະ ຊິລິກອນຄາໄບ, ເຊິ່ງກຳລັງໄດ້ຮັບແຮງກະຕຸ້ນໃນເຄິ່ງຕົວນຳລຸ້ນທີສາມ. ຄວາມສາມາດໃນການຜະລິດຜລຶກດ່ຽວເຫຼົ່ານີ້ເປັນຈຳນວນຫຼວງຫຼາຍໃນອຸດສາຫະກຳບໍ່ພຽງແຕ່ສະແດງເຖິງຄວາມເຂັ້ມແຂງໃນເຕັກໂນໂລຊີອຸດສາຫະກຳ ແລະ ວິທະຍາສາດເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງເປັນສັນຍາລັກຂອງຄວາມຮັ່ງມີອີກດ້ວຍ. ຄວາມຕ້ອງການຫຼັກສຳລັບການຜະລິດຜລຶກດ່ຽວໃນອຸດສາຫະກຳແມ່ນຂະໜາດໃຫຍ່, ເພາະວ່ານີ້ແມ່ນກຸນແຈສຳຄັນໃນການຫຼຸດຜ່ອນຕົ້ນທຶນຢ່າງມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ. ຂ້າງລຸ່ມນີ້ແມ່ນຜລຶກດ່ຽວບາງອັນທີ່ພົບເລື້ອຍໃນຕະຫຼາດ:

1. ແກ້ວໄພລິນດ່ຽວ
ແກ້ວໄພລິນດ່ຽວໝາຍເຖິງ α-Al₂O₃, ເຊິ່ງມີລະບົບແກ້ວຫົກຫຼ່ຽມ, ຄວາມແຂງຂອງ Mohs ເທົ່າກັບ 9, ແລະມີຄຸນສົມບັດທາງເຄມີທີ່ໝັ້ນຄົງ. ມັນບໍ່ລະລາຍໃນຂອງແຫຼວທີ່ມີກົດ ຫຼື ດ່າງ, ທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມສູງ, ແລະສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການສົ່ງຜ່ານແສງສະຫວ່າງ, ການນຳຄວາມຮ້ອນ ແລະ ການກັນໄຟຟ້າທີ່ດີເລີດ.

ຖ້າໄອອອນ Al ໃນຜລຶກຖືກທົດແທນດ້ວຍໄອອອນ Ti ແລະ Fe, ຜລຶກຈະປາກົດເປັນສີຟ້າ ແລະ ເອີ້ນວ່າໄພລິນ. ຖ້າຖືກທົດແທນດ້ວຍໄອອອນ Cr, ມັນຈະປະກົດເປັນສີແດງ ແລະ ເອີ້ນວ່າທັບທິມ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ໄພລິນອຸດສາຫະກຳແມ່ນ α-Al₂O₃ ບໍລິສຸດ, ບໍ່ມີສີ ແລະ ໂປ່ງໃສ, ບໍ່ມີສິ່ງເຈືອປົນ.

ແກ້ວໄພລິນອຸດສາຫະກຳໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວແມ່ນຢູ່ໃນຮູບແບບຂອງແຜ່ນເວເຟີ, ໜາ 400–700 μm ແລະ ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງ 4–8 ນິ້ວ. ສິ່ງເຫຼົ່ານີ້ເອີ້ນວ່າແຜ່ນເວເຟີ ແລະ ຖືກຕັດມາຈາກແທ່ງແກ້ວ. ສະແດງຢູ່ດ້ານລຸ່ມນີ້ແມ່ນແທ່ງທີ່ດຶງອອກມາໃໝ່ໆຈາກເຕົາແກ້ວດ່ຽວ, ຍັງບໍ່ທັນໄດ້ຂັດເງົາ ຫຼື ຕັດ.

ໃນປີ 2018, ບໍລິສັດ Jinghui Electronic ໃນ Inner Mongolia ໄດ້ຜະລິດແກ້ວໄພລິນຂະໜາດໃຫຍ່ພິເສດທີ່ມີນ້ຳໜັກ 450 ກິໂລກຣາມ ທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດໃນໂລກ. ແກ້ວໄພລິນທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດໃນໂລກກ່ອນໜ້ານີ້ແມ່ນແກ້ວໄພລິນທີ່ມີນ້ຳໜັກ 350 ກິໂລກຣາມ ທີ່ຜະລິດຢູ່ໃນປະເທດຣັດເຊຍ. ດັ່ງທີ່ເຫັນໃນຮູບພາບ, ແກ້ວໄພລິນນີ້ມີຮູບຮ່າງປົກກະຕິ, ໂປ່ງໃສຢ່າງເຕັມທີ່, ບໍ່ມີຮອຍແຕກ ແລະ ຂອບເຂດຂອງເມັດພືດ, ແລະ ມີຟອງອາກາດໜ້ອຍ.

2. ຊິລິໂຄນຜລຶກດຽວ
ປະຈຸບັນ, ຊິລິໂຄນຜລຶກດ່ຽວທີ່ໃຊ້ສຳລັບຊິບວົງຈອນລວມມີຄວາມບໍລິສຸດ 99.9999999% ຫາ 99.999999999% (9–11 ເກົ້າ), ແລະ ແທ່ງຊິລິໂຄນນ້ຳໜັກ 420 ກິໂລກຣາມຕ້ອງຮັກສາໂຄງສ້າງທີ່ສົມບູນແບບຄືກັບເພັດ. ໃນທຳມະຊາດ, ແມ່ນແຕ່ເພັດໜຶ່ງກະຣັດ (200 ມກ) ກໍ່ຫາຍາກ.

ການຜະລິດແທ່ງຊິລິໂຄນດ່ຽວທົ່ວໂລກຖືກຄອບງຳໂດຍຫ້າບໍລິສັດໃຫຍ່ຄື: Shin-Etsu ຂອງຍີ່ປຸ່ນ (28.0%), SUMCO ຂອງຍີ່ປຸ່ນ (21.9%), GlobalWafers ຂອງໄຕ້ຫວັນ (15.1%), SK Siltron ຂອງເກົາຫຼີໃຕ້ (11.6%), ແລະ Siltronic ຂອງເຢຍລະມັນ (11.3%). ແມ່ນແຕ່ຜູ້ຜະລິດເວເຟີເຄິ່ງຕົວນຳທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດໃນແຜ່ນດິນໃຫຍ່ຂອງຈີນ, NSIG, ກໍ່ຖືສ່ວນແບ່ງຕະຫຼາດພຽງແຕ່ປະມານ 2.3% ເທົ່ານັ້ນ. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ໃນຖານະຜູ້ມາໃໝ່, ທ່າແຮງຂອງມັນບໍ່ຄວນຖືກປະເມີນຕໍ່າເກີນໄປ. ໃນປີ 2024, NSIG ວາງແຜນທີ່ຈະລົງທຶນໃນໂຄງການຍົກລະດັບການຜະລິດເວເຟີຊິລິໂຄນຂະໜາດ 300 ມມ ສຳລັບວົງຈອນລວມ, ດ້ວຍການລົງທຶນທັງໝົດປະມານ 13.2 ຕື້ເຢນ.

ໃນຖານະເປັນວັດຖຸດິບສຳລັບຊິບ, ແທ່ງຊິລິໂຄນຜລຶກດ່ຽວທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງກຳລັງພັດທະນາຈາກເສັ້ນຜ່າສູນກາງ 6 ນິ້ວເປັນ 12 ນິ້ວ. ໂຮງງານຜະລິດຊິບຊັ້ນນຳລະດັບສາກົນ, ເຊັ່ນ TSMC ແລະ GlobalFoundries, ກຳລັງຜະລິດຊິບຈາກເວເຟີຊິລິໂຄນຂະໜາດ 12 ນິ້ວໃຫ້ເປັນກະແສຫຼັກຂອງຕະຫຼາດ, ໃນຂະນະທີ່ເວເຟີຂະໜາດ 8 ນິ້ວກຳລັງຄ່ອຍໆຖືກຍົກເລີກ. ຜູ້ນຳພາຍໃນປະເທດ SMIC ຍັງໃຊ້ເວເຟີຂະໜາດ 6 ນິ້ວເປັນຫຼັກ. ປະຈຸບັນ, ມີພຽງແຕ່ SUMCO ຂອງຍີ່ປຸ່ນເທົ່ານັ້ນທີ່ສາມາດຜະລິດວັດສະດຸເວເຟີຂະໜາດ 12 ນິ້ວທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງໄດ້.

3. ແກລຽມ ອາເຊໄນ
ເວເຟີ Gallium arsenide (GaAs) ເປັນວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນຳທີ່ສຳຄັນ, ແລະ ຂະໜາດຂອງມັນແມ່ນຕົວກຳນົດທີ່ສຳຄັນໃນຂະບວນການກະກຽມ.

ປະຈຸບັນ, ເວເຟີ GaAs ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນຜະລິດໃນຂະໜາດ 2 ນິ້ວ, 3 ນິ້ວ, 4 ນິ້ວ, 6 ນິ້ວ, 8 ນິ້ວ, ແລະ 12 ນິ້ວ. ໃນບັນດາເຫຼົ່ານີ້, ເວເຟີຂະໜາດ 6 ນິ້ວແມ່ນໜຶ່ງໃນລາຍລະອຽດທີ່ຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດ.

ເສັ້ນຜ່າສູນກາງສູງສຸດຂອງຜລຶກແກ້ວດ່ຽວທີ່ປູກໂດຍວິທີການ Horizontal Bridgman (HB) ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນ 3 ນິ້ວ, ໃນຂະນະທີ່ວິທີການ Liquid-Encapsulated Czochralski (LEC) ສາມາດຜະລິດຜລຶກແກ້ວດ່ຽວທີ່ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງເຖິງ 12 ນິ້ວ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການເຕີບໂຕຂອງ LEC ຕ້ອງການຄ່າໃຊ້ຈ່າຍອຸປະກອນສູງ ແລະ ໃຫ້ຜົນຜລຶກແກ້ວທີ່ມີຄວາມບໍ່ສະໝໍ່າສະເໝີ ແລະ ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງການເຄື່ອນທີ່ສູງ. ວິທີການ Vertical Gradient Freeze (VGF) ແລະ Vertical Bridgman (VB) ໃນປະຈຸບັນສາມາດຜະລິດຜລຶກແກ້ວດ່ຽວທີ່ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງເຖິງ 8 ນິ້ວ, ໂດຍມີໂຄງສ້າງທີ່ຂ້ອນຂ້າງສະໝໍ່າສະເໝີ ແລະ ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງການເຄື່ອນທີ່ຕ່ຳກວ່າ.

ເຕັກໂນໂລຊີການຜະລິດສຳລັບແຜ່ນເວເຟີ GaAs ຂັດເງົາຂະໜາດ 4 ນິ້ວ ແລະ 6 ນິ້ວສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໄດ້ຮັບການພັດທະນາໂດຍສາມບໍລິສັດຄື: Sumitomo Electric Industries ຂອງຍີ່ປຸ່ນ, Freiberger Compound Materials ຂອງເຢຍລະມັນ, ແລະ AXT ຂອງສະຫະລັດ. ຮອດປີ 2015, ວັດສະດຸພື້ນຖານຂະໜາດ 6 ນິ້ວໄດ້ກວມເອົາສ່ວນແບ່ງຕະຫຼາດຫຼາຍກວ່າ 90%.

ໃນປີ 2019, ຕະຫຼາດວັດສະດຸຮອງພື້ນ GaAs ທົ່ວໂລກຖືກຄອບງຳໂດຍ Freiberger, Sumitomo ແລະ Beijing Tongmei, ໂດຍມີສ່ວນແບ່ງຕະຫຼາດ 28%, 21%, ແລະ 13% ຕາມລຳດັບ. ອີງຕາມການຄາດຄະເນຂອງບໍລິສັດທີ່ປຶກສາ Yole, ຍອດຂາຍວັດສະດຸຮອງພື້ນ GaAs ທົ່ວໂລກ (ປ່ຽນເປັນວັດສະດຸທຽບເທົ່າ 2 ນິ້ວ) ບັນລຸປະມານ 20 ລ້ານຊິ້ນໃນປີ 2019 ແລະຄາດວ່າຈະເກີນ 35 ລ້ານຊິ້ນພາຍໃນປີ 2025. ຕະຫຼາດວັດສະດຸຮອງພື້ນ GaAs ທົ່ວໂລກມີມູນຄ່າປະມານ 200 ລ້ານໂດລາໃນປີ 2019 ແລະຄາດວ່າຈະບັນລຸ 348 ລ້ານໂດລາພາຍໃນປີ 2025, ໂດຍມີອັດຕາການເຕີບໂຕສະເລ່ຍຕໍ່ປີ (CAGR) 9.67% ຈາກປີ 2019 ຫາ 2025.

4. ຊິລິກອນຄາໄບຣ໌ດ ຜລຶກດຽວ
ປະຈຸບັນ, ຕະຫຼາດສາມາດຮອງຮັບການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກຊິລິກອນຄາໄບ (SiC) ຂະໜາດ 2 ນິ້ວ ແລະ 3 ນິ້ວໄດ້ຢ່າງເຕັມທີ່. ບໍລິສັດຫຼາຍແຫ່ງໄດ້ລາຍງານການເຕີບໂຕທີ່ປະສົບຜົນສຳເລັດຂອງຜລຶກຊິລິກອນປະເພດ 4H ຂະໜາດ 4 ນິ້ວ, ເຊິ່ງເປັນການບັນລຸລະດັບໂລກຂອງຈີນໃນເຕັກໂນໂລຊີການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກ SiC. ເຖິງຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຍັງມີຊ່ອງຫວ່າງທີ່ສຳຄັນກ່ອນການນຳໄປຂາຍໃນການຄ້າ.

ໂດຍທົ່ວໄປ, ແທ່ງ SiC ທີ່ປູກໂດຍວິທີການຂອງແຫຼວແມ່ນມີຂະໜາດນ້ອຍ, ມີຄວາມໜາຢູ່ໃນລະດັບຊັງຕີແມັດ. ນີ້ຍັງເປັນເຫດຜົນສຳລັບຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງຂອງແຜ່ນ SiC.

XKH ມີຄວາມຊ່ຽວຊານໃນການຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ພັດທະນາ ແລະ ການປຸງແຕ່ງວັດສະດຸເຄິ່ງຕົວນຳຫຼັກທີ່ກຳນົດເອງ, ລວມທັງໄພລ໌ເຟີ, ຊິລິກອນຄາໄບ (SiC), ເວເຟີຊິລິກອນ, ແລະ ເຊລາມິກ, ເຊິ່ງກວມເອົາລະບົບຕ່ອງໂສ້ມູນຄ່າທັງໝົດຕັ້ງແຕ່ການເຕີບໂຕຂອງຜລຶກໄປຈົນເຖິງເຄື່ອງຈັກທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍຳສູງ. ໂດຍການນຳໃຊ້ຄວາມສາມາດທາງອຸດສາຫະກຳປະສົມປະສານ, ພວກເຮົາສະໜອງເວເຟີແຊລເຟີທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ, ວັດສະດຸຊິລິກອນຄາໄບ, ແລະ ເວເຟີຊິລິກອນທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງພິເສດ, ໂດຍໄດ້ຮັບການສະໜັບສະໜູນຈາກວິທີແກ້ໄຂທີ່ກຳນົດເອງເຊັ່ນ: ການຕັດແບບກຳນົດເອງ, ການເຄືອບພື້ນຜິວ, ແລະ ການຜະລິດຮູບຮ່າງທີ່ສັບສົນເພື່ອຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງໃນລະບົບເລເຊີ, ການຜະລິດເຄິ່ງຕົວນຳ, ແລະ ການນຳໃຊ້ພະລັງງານທົດແທນ.

ໂດຍຍຶດໝັ້ນມາດຕະຖານຄຸນນະພາບ, ຜະລິດຕະພັນຂອງພວກເຮົາມີຄວາມແມ່ນຍໍາລະດັບໄມຄຣອນ, ສະຖຽນລະພາບທາງຄວາມຮ້ອນ >1500°C, ແລະ ທົນທານຕໍ່ການກັດກ່ອນທີ່ດີກວ່າ, ຮັບປະກັນຄວາມໜ້າເຊື່ອຖືໃນສະພາບການປະຕິບັດງານທີ່ຮຸນແຮງ. ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາສະໜອງວັດສະດຸປູພື້ນ quartz, ວັດສະດຸໂລຫະ/ບໍ່ແມ່ນໂລຫະ, ແລະ ອົງປະກອບຊັ້ນ semiconductor ອື່ນໆ, ເຮັດໃຫ້ສາມາດຫັນປ່ຽນຈາກການສ້າງຕົ້ນແບບໄປສູ່ການຜະລິດເປັນຈຳນວນຫຼວງຫຼາຍສຳລັບລູກຄ້າໃນທົ່ວອຸດສາຫະກຳຕ່າງໆໄດ້ຢ່າງລຽບງ່າຍ.