Sebbene il silicio (Si) non possa essere sostituito al momento nella produzione di chip per circuiti integrati, dopo tanti anni di sviluppo, ogni materiale semiconduttore maturo può guidare da solo lo sviluppo di un'industria. Quindi quali materiali semiconduttori ci sono nel settore?
La prima generazione di semiconduttori:
L'industria ha classificato i materiali semiconduttori. I suddetti silicio (Si) e germanio (Ge) sono la prima generazione di materiali semiconduttori.
Silicio (Si): il suddetto silicio (Si) è attualmente il materiale semiconduttore più utilizzato e i circuiti integrati sono fondamentalmente realizzati in silicio (Si). Il silicio (Si) è ampiamente conosciuto perché è il materiale della CPU. I processori Intel e AMD sono basati su silicio (Si). Naturalmente, oltre alla CPU, anche i core della GPU e la memoria flash di archiviazione sono in silicio (Si). Il mondo.
Germanio (Ge): Il germanio (Ge) è il materiale dei primi transistor. Si può dire che il germanio (Ge) è diminuito dopo la comparsa del silicio (Si), ma è solo che il germanio (Ge) non è stato completamente sostituito dal silicio (Si). Essendo uno dei materiali semiconduttori importanti, il germanio (Ge ) è ancora attivo in alcuni campi di canali come le fibre ottiche e le celle solari.
I materiali semiconduttori di prima generazione sono i più maturi in termini di sviluppo tecnologico e controllo dei costi. Pertanto, anche se i materiali semiconduttori di seconda e terza generazione superano completamente il silicio (Si) in determinate caratteristiche, non possono essere sostituiti dall'uso commerciale. La chiave del valore del silicio (Si) è l'incapacità di portare rendimenti elevati come il silicio (Si).
Semiconduttori di seconda generazione:
I materiali semiconduttori di seconda generazione sono fondamentalmente diversi dai semiconduttori di prima generazione. Il silicio (Si) e il germanio (Ge) dei semiconduttori di prima generazione appartengono ai semiconduttori elementari, cioè sono composti da un'unica sostanza. La seconda generazione appartiene ai materiali semiconduttori composti, che sono sintetizzati da due o più elementi e possiedono caratteristiche di semiconduttore. I semiconduttori di seconda generazione comunemente usati sono l'arseniuro di gallio (GaAs) e il fosfuro di indio (InP).
Arseniuro di gallio (GaAs): L'arseniuro di gallio (GaAs) è uno dei prodotti iconici della seconda generazione di materiali semiconduttori. I diodi a emissione di luce LED di cui sentiamo spesso parlare coinvolgono l'arseniuro di gallio (GaAs).
Fosfuro di indio (InP): Il fosfuro di indio (InP) viene prodotto riscaldando e facendo reagire indio metallico e fosforo rosso in un tubo di quarzo. È caratterizzato da resistenza alle alte temperature, alta frequenza e alta velocità, quindi è ampiamente utilizzato nel settore delle comunicazioni per realizzare dispositivi di comunicazione.
Si può dire che il semiconduttore di seconda generazione sia il fondamento dell'era 4G. Molti dispositivi 4G utilizzano materiali basati sui materiali semiconduttori di seconda generazione.
La terza generazione di semiconduttori:
Il semiconduttore di terza generazione è anche un materiale semiconduttore composto, caratterizzato da un elevato gap di banda, alta potenza, alta frequenza e alta tensione. I prodotti rappresentativi sono il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di gallio (GaN).
Carburo di silicio (SiC): il carburo di silicio (SiC) ha le caratteristiche di resistenza alle alte temperature e resistenza all'alta tensione ed è molto adatto per gli interruttori dei dispositivi di alimentazione. Ad esempio, molti MOSFET di fascia alta sulle schede madri sono realizzati in carburo di silicio (SiC).
Nitruro di gallio (GaN): Il nitruro di gallio (GaN) e il carburo di silicio (SiC) sono entrambi semiconduttori ad alto gap di banda. Sono caratterizzati da un basso consumo energetico, adatti alle alte frequenze e adatti alla costruzione di stazioni base 5G. L'unico inconveniente è che il costo tecnico è troppo alto. , È difficile da vedere nel campo commerciale.
Attualmente, lo sviluppo di semiconduttori di terza generazione è popolare in Cina a causa del piccolo divario tra il punto di partenza in patria e all'estero e l'opportunità di concorrenza.
Precauzioni:
Sebbene questi materiali semiconduttori siano considerati divisi in prima e seconda generazione e suonino come prodotti iterativi, in realtà questi materiali semiconduttori di prima, seconda e terza generazione non sono una relazione sostitutiva. Le loro caratteristiche Differenti, differenti sono gli scenari applicativi. La prima, la seconda e la terza generazione sono solo un segno distintivo per il settore, ma sono suddivise in base al materiale, e alcuni scenari sono addirittura applicati insieme contemporaneamente.