Embora o silício (Si) não possa ser substituído na fabricação de chips de circuito integrado no momento, depois de tantos anos de desenvolvimento, todo material semicondutor maduro pode conduzir o desenvolvimento de uma indústria por si só. Então, quais materiais semicondutores existem na indústria?
A primeira geração de semicondutores:
A indústria classificou materiais semicondutores. Os mencionados silício (Si) e germânio (Ge) são a primeira geração de materiais semicondutores.
Silício (Si): O supracitado silício (Si) é atualmente o material semicondutor mais utilizado, e os circuitos integrados são basicamente feitos de silício (Si). O silício (Si) é amplamente conhecido porque é o material da CPU. Os processadores Intel e AMD são baseados em silício (Si). Claro, além da CPU, os núcleos da GPU e a memória flash de armazenamento também são de silício (Si). O mundo.
Germânio (Ge): Germânio (Ge) é o material dos primeiros transistores. Pode-se dizer que o germânio (Ge) declinou após o aparecimento do silício (Si), mas é apenas que o germânio (Ge) não foi completamente substituído pelo silício (Si) Como um dos materiais semicondutores importantes, o germânio (Ge ) ainda está ativo em alguns campos de canal, como fibras ópticas e células solares.
Os materiais semicondutores de primeira geração são os mais maduros em termos de desenvolvimento de tecnologia e controle de custos. Portanto, mesmo que os materiais semicondutores de segunda e terceira geração superem completamente o silício (Si) em certas características, eles não podem ser substituídos pelo uso comercial. A chave para o valor do silício (Si) é a incapacidade de trazer altos retornos como o silício (Si).
Semicondutores de segunda geração:
Os materiais semicondutores de segunda geração são fundamentalmente diferentes dos semicondutores de primeira geração. O silício (Si) e o germânio (Ge) dos semicondutores de primeira geração pertencem a semicondutores elementares, ou seja, são compostos por uma única substância. A segunda geração pertence a materiais semicondutores compostos, que são sintetizados a partir de dois ou mais elementos e possuem características semicondutoras. Os semicondutores de segunda geração comumente usados são o arsenieto de gálio (GaAs) e o fosfeto de índio (InP).
Arsenieto de gálio (GaAs): O arsenieto de gálio (GaAs) é um dos produtos icônicos da segunda geração de materiais semicondutores. Os diodos emissores de luz LED de que ouvimos falar frequentemente envolvem arsenieto de gálio (GaAs).
Fosfeto de índio (InP): Fosfeto de índio (InP) é feito por aquecimento e reação de índio metálico e fósforo vermelho em um tubo de quartzo. É caracterizado pela resistência a altas temperaturas, alta frequência e alta velocidade, por isso é amplamente utilizado na indústria de comunicações para fazer dispositivos de comunicações.
O semicondutor de segunda geração pode ser considerado a base da era 4G. Muitos dispositivos 4G usam materiais baseados em materiais semicondutores de segunda geração.
A terceira geração de semicondutores:
O semicondutor de terceira geração também é um material semicondutor composto, que é caracterizado por alto intervalo de banda, alta potência, alta frequência e alta voltagem. Os produtos representativos são carboneto de silício (SiC) e nitreto de gálio (GaN).
Carboneto de silício (SiC): O carboneto de silício (SiC) tem as características de resistência a alta temperatura e resistência de alta tensão e é muito adequado para interruptores de dispositivos de energia. Por exemplo, muitos MOSFETs topo de linha nas placas-mãe são feitos de carboneto de silício (SiC).
Nitreto de gálio (GaN): Nitreto de gálio (GaN) e carboneto de silício (SiC) são ambos semicondutores de alto bandgap. Eles são caracterizados pelo baixo consumo de energia, adequados para altas frequências e adequados para a construção de estações base 5G. A única desvantagem é que o custo técnico é muito alto. , É difícil ver no campo comercial.
Atualmente, o desenvolvimento de semicondutores de terceira geração é popular na China devido à pequena lacuna entre o ponto de partida em casa e no exterior e a oportunidade de competição.
Precauções:
Embora esses materiais semicondutores sejam considerados divididos em primeira e segunda gerações, e eles soem como produtos iterativos, na verdade, esses materiais semicondutores de primeira, segunda e terceira geração não são um relacionamento substituto. Suas características Diferentes, os cenários de aplicação são diferentes. A primeira, segunda e terceira gerações são apenas um diferencial para o setor, mas são divididas de acordo com o material, e alguns cenários são até aplicados juntos ao mesmo tempo.