Γιατί χρειαζόμαστε σύνθετους ημιαγωγούς;

Αν και η τεχνολογία πυριτίου και η βιομηχανική αλυσίδα είναι ώριμες και το κόστος κατασκευής τσιπ είναι χαμηλό, οι φυσικές ιδιότητες του υλικού περιορίζουν την εφαρμογή της στην οπτοηλεκτρονική, τις συσκευές υψηλής συχνότητας και υψηλής ισχύος και τις συσκευές υψηλής θερμοκρασίας. Οι τρεις γενιές υλικών ημιαγωγών έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά, τα οποία καθορίζουν επίσης τα δικά τους πλεονεκτήματα και είναι κατάλληλα για διαφορετικά σενάρια εφαρμογής.

Η πρώτη γενιά ημιαγωγών περιλαμβάνει πυρίτιο και γερμανικό, τα οποία έχουν στενά κενά έμμεσης ζώνης και χαμηλή κορεσμένη κινητικότητα ηλεκτρονίων. Χρησιμοποιούνται κυρίως σε χαμηλής τάσης, χαμηλής συχνότητας (περίπου 3GHz), τρανζίστορ και ανιχνευτές μέσης και χαμηλής ισχύος (περίπου 100W). Είναι σήμερα τα κύρια παραγωγικά υλικά για συσκευές ημιαγωγών και ολοκληρωμένα κυκλώματα. Λόγω της ώριμης βιομηχανικής αλυσίδας και του χαμηλού κόστους, το ποσοστό διείσδυσης είναι σχεδόν 95%.

Η δεύτερη γενιά ημιαγωγών περιλαμβάνει αρσενικό γαλλίου, φωσφίδιο ινδίου κ.λπ., τα οποία είναι άμεσα κενά ζώνης και έχουν υψηλότερη κινητικότητα ηλεκτρονίων. Χρησιμοποιούνται ευρέως σε δορυφορικές επικοινωνίες, κινητές επικοινωνίες και πεδία πλοήγησης GPS με ισχύ περίπου 100W και συχνότητα περίπου 100GHz. Ωστόσο, οι πόροι του γαλλίου αρσενίου είναι σχετικά σπάνιοι και δαπανηρές και το υλικό είναι τοξικό και έχει μεγαλύτερο αντίκτυπο στο περιβάλλον. Το ποσοστό διείσδυσης του είναι σχεδόν 1%.

Η τρίτη γενιά ημιαγωγών περιλαμβάνει καρβίδιο πυριτίου, νιτρίδιο του γαλλίου κ.λπ., τα οποία έχουν τα πλεονεκτήματα μεγάλης ζώνης, το ηλεκτρικό πεδίο υψηλής κατάρρευσης, την υψηλή θερμική αγωγιμότητα, τον ρυθμό κορεσμού γρήγορου ηλεκτρονίου και την ισχυρή αντοχή στην ακτινοβολία. Μπορούν να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις της τεχνολογίας ηλεκτρονικών ειδών ισχύος για υψηλή θερμοκρασία, υψηλή ισχύ, υψηλή τάση, υψηλή συχνότητα και αντοχή στην ακτινοβολία και ο ρυθμός διείσδυσης είναι σχεδόν 5%.

Στην πραγματικότητα, καθώς ο νόμος του Moore που κυριαρχείται από τα υλικά ημιαγωγών του πυριτίου προσεγγίζει σταδιακά το φυσικό του όριο, οι σύνθετοι ημιαγωγοί με υψηλή κινητικότητα ηλεκτρονίων, υψηλή κρίσιμη αντοχή στον τομέα της κατάρρευσης, υψηλή θερμική αγωγιμότητα, άμεσο ενεργειακό κενό και ευρεία ενεργειακή ζώνη έχουν αρχίσει να αυξάνονται και αναμένεται να γίνουν ένας από τους τρόπους να ξεπεράσουν το νόμο του Moore.

Με την αυξανόμενη δημοτικότητα και την ευρέως διαδεδομένη εφαρμογή των σύνθετων συσκευών ημιαγωγών, έχουν προκληθεί νέες απαιτήσεις για τη συσκευασία των σύνθετων συσκευών ημιαγωγών και των μονάδων λόγω των αναγκών εφαρμογής, των μορφών χαμηλής απώλειας, της χαμηλής επαγωγής, της υψηλής πυκνότητας ισχύος, της υψηλής απόδοσης διάδοσης θερμότητας, της υψηλής ενσωμάτωσης και των πολλαπλών λειτουργιών, οι οποίες δημιουργούν τις διαδρομές ανάπτυξης διαφορετικών από τις συσκευές πυριτίου από τη συσκευασία των συσκευών και τις μορφές προϊόντων, με στόχο τη χρήση των τεχνολογιών ανάπτυξης για να αντιμετωπίσουν τις τεχνολογίες που βρίσκονται σε εξέλιξη. κατά τη βελτίωση της αξιοπιστίας του προϊόντος.