على الرغم من أنه لا يمكن استبدال السيليكون (Si) في تصنيع شرائح الدوائر المتكاملة في الوقت الحاضر ، بعد سنوات عديدة من التطوير ، يمكن لكل مادة ناضجة من أشباه الموصلات أن تقود تطوير الصناعة بمفردها. إذن ما هي مواد أشباه الموصلات الموجودة في الصناعة؟
الجيل الأول من أشباه الموصلات:
صنفت الصناعة مواد أشباه الموصلات. السليكون المذكور أعلاه (Si) والجرمانيوم (Ge) هما الجيل الأول من مواد أشباه الموصلات.
السيليكون (Si): يعد السيليكون المذكور أعلاه (Si) حاليًا أكثر مواد أشباه الموصلات استخدامًا ، والدوائر المتكاملة مصنوعة أساسًا من السيليكون (Si). السيليكون (Si) معروف على نطاق واسع لأنه مادة وحدة المعالجة المركزية. تعتمد معالجات Intel و AMD على السيليكون (Si). بالطبع ، بالإضافة إلى وحدة المعالجة المركزية ، فإن نوى وحدة معالجة الرسومات وذاكرة التخزين فلاش هي أيضًا من السيليكون (Si). العالم.
الجرمانيوم (Ge): الجرمانيوم (Ge) هو مادة الترانزستورات المبكرة. يمكن القول أن الجرمانيوم (Ge) قد انخفض بعد ظهور السيليكون (Si) ، ولكن الجرمانيوم (Ge) لم يتم استبداله بالكامل بالسيليكون (Si) كأحد المواد الهامة في أشباه الموصلات ، الجرمانيوم (Ge ) لا يزال نشطًا في بعض مجالات القنوات مثل الألياف الضوئية والخلايا الشمسية.
تعتبر مواد أشباه الموصلات من الجيل الأول هي الأكثر نضجًا من حيث تطوير التكنولوجيا والتحكم في التكاليف. لذلك ، حتى لو تجاوزت مواد أشباه الموصلات من الجيلين الثاني والثالث السيليكون تمامًا في بعض الخصائص ، فلا يمكن استبدالها بالاستخدام التجاري. مفتاح قيمة السيليكون (Si) هو عدم القدرة على تحقيق عوائد عالية مثل السيليكون (Si).
الجيل الثاني من أشباه الموصلات:
تختلف مواد أشباه الموصلات من الجيل الثاني اختلافًا جوهريًا عن الجيل الأول من أشباه الموصلات. ينتمي السيليكون (Si) والجرمانيوم (Ge) لأشباه الموصلات من الجيل الأول إلى أشباه الموصلات الأولية ، أي أنها تتكون من مادة واحدة. ينتمي الجيل الثاني إلى مواد أشباه الموصلات المركبة ، والتي يتم تصنيعها من عنصرين أو أكثر وتمتلك خصائص أشباه الموصلات. يشيع استخدام الجيل الثاني من أشباه الموصلات هي زرنيخيد الغاليوم (GaAs) وفوسفيد الإنديوم (InP).
زرنيخيد الغاليوم (GaAs): زرنيخيد الغاليوم (GaAs) هو أحد المنتجات المميزة للجيل الثاني من مواد أشباه الموصلات. تشتمل الثنائيات الباعثة للضوء LED التي نسمع عنها غالبًا على زرنيخيد الغاليوم (GaAs).
فوسفيد الإنديوم (InP): يتكون فوسفيد الإنديوم (InP) عن طريق تسخين وتفاعل معدن الإنديوم والفوسفور الأحمر في أنبوب كوارتز. يتميز بمقاومة درجات الحرارة العالية ، التردد العالي والسرعة العالية ، لذلك يستخدم على نطاق واسع في صناعة الاتصالات لصنع أجهزة الاتصالات.
يمكن القول أن الجيل الثاني من أشباه الموصلات هو أساس عصر 4G. تستخدم العديد من أجهزة 4G مواد تعتمد على مواد الجيل الثاني من أشباه الموصلات.
الجيل الثالث من أشباه الموصلات:
أشباه الموصلات من الجيل الثالث هي أيضًا مادة مركبة من أشباه الموصلات ، تتميز بفجوة نطاق عالية ، وطاقة عالية ، وتردد عالي ، وجهد عالي. المنتجات التمثيلية هي كربيد السيليكون (SiC) ونتريد الغاليوم (GaN).
كربيد السيليكون (SiC): يتميز كربيد السيليكون (SiC) بخصائص مقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة الجهد العالي ، وهو مناسب جدًا لمفاتيح أجهزة الطاقة. على سبيل المثال ، العديد من وحدات MOSFET عالية الجودة على اللوحات الأم مصنوعة من كربيد السيليكون (SiC).
نيتريد الغاليوم (GaN): نيتريد الغاليوم (GaN) وكربيد السيليكون (SiC) كلاهما من أشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة العالية. تتميز باستهلاك منخفض للطاقة ، ومناسبة للترددات العالية ، ومناسبة لبناء محطات 5G القاعدية. العيب الوحيد هو أن التكلفة الفنية مرتفعة للغاية. ، من الصعب رؤيته في المجال التجاري.
في الوقت الحاضر ، يعد تطوير أشباه الموصلات من الجيل الثالث أمرًا شائعًا في الصين بسبب الفجوة الصغيرة بين نقطة البداية في الداخل والخارج وفرصة المنافسة.
الاحتياطات:
على الرغم من اعتبار هذه المواد شبه الموصلة مقسمة إلى الجيلين الأول والثاني ، وأنها تبدو وكأنها منتجات متكررة ، إلا أن مواد أشباه الموصلات من الجيل الأول والثاني والثالث ليست علاقة بديلة. خصائصها مختلفة ، سيناريوهات التطبيق مختلفة. تعتبر الأجيال الأول والثاني والثالث مجرد علامة مميزة للصناعة ، ولكنها مقسمة وفقًا للمادة ، ويتم تطبيق بعض السيناريوهات معًا في نفس الوقت.