Mengapa kita membutuhkan semikonduktor majemuk?

Meskipun teknologi silikon dan rantai industri matang, dan biaya manufaktur chip rendah, sifat fisik material membatasi aplikasinya dalam optoelektronik, perangkat frekuensi tinggi dan daya tinggi, dan perangkat suhu tinggi. Tiga generasi bahan semikonduktor memiliki karakteristik yang berbeda, yang juga menentukan keunggulan mereka sendiri dan cocok untuk skenario aplikasi yang berbeda.

Generasi pertama semikonduktor termasuk silikon dan germanium, yang memiliki celah pita tidak langsung yang sempit dan mobilitas elektron jenuh rendah. Mereka terutama digunakan dalam tegangan rendah, frekuensi rendah (sekitar 3GHz), menengah dan berdaya rendah (sekitar 100W) transistor dan detektor. Mereka saat ini menjadi bahan manufaktur utama untuk perangkat semikonduktor dan sirkuit terintegrasi; Karena rantai industri yang matang dan biaya rendah, tingkat penetrasi hampir 95%.

Generasi kedua semikonduktor termasuk gallium arsenide, indium fosfide, dll., Yang merupakan celah pita langsung dan memiliki mobilitas elektron yang lebih tinggi. Mereka banyak digunakan dalam komunikasi satelit, komunikasi seluler, dan bidang navigasi GPS dengan kekuatan sekitar 100W dan frekuensi sekitar 100GHz. Namun, sumber daya gallium arsenida relatif langka dan mahal, dan bahannya beracun dan memiliki dampak yang lebih besar pada lingkungan. Tingkat penetrasi hampir 1%.

Generasi ketiga semikonduktor termasuk silikon karbida, gallium nitrida, dll., Yang memiliki keunggulan celah pita besar, medan listrik kerusakan tinggi, konduktivitas termal tinggi, laju saturasi elektron cepat, dan ketahanan radiasi yang kuat. Mereka dapat memenuhi persyaratan teknologi elektronik daya untuk suhu tinggi, daya tinggi, tegangan tinggi, frekuensi tinggi dan resistensi radiasi, dan laju penetrasi hampir 5%.

Faktanya, karena hukum Moore yang didominasi oleh bahan semikonduktor silikon secara bertahap mendekati batas fisiknya, semikonduktor senyawa dengan mobilitas elektron tinggi, kekuatan medan kerusakan kritis tinggi, konduktivitas termal yang tinggi, celah energi langsung dan pita energi luas telah mulai meningkat, dan diharapkan menjadi salah satu cara untuk melampaui hukum Moore.

Dengan meningkatnya popularitas dan aplikasi yang meluas dari perangkat semikonduktor majemuk, persyaratan baru telah diajukan untuk pengemasan perangkat semikonduktor senyawa dan modul karena kebutuhan aplikasi, seperti kerugian rendah, induktansi rendah, kepadatan daya tinggi, kinerja disipasi tinggi, integrasi tinggi, dan multi-fungsi, yang menimbulkan rute pembangunan yang berbeda dari pembangunan berbeda dari pembangunan yang berbeda dari pembangunan yang berbeda dari pembangunan yang berbeda dari pembangunan yang berbeda dari pembangunan yang berbeda dari pembangunan yang berbeda, yang menghasilkan rute pembangunan yang berbeda dari pembangunan yang berbeda dengan pembangunan yang berbeda dengan rute pembangunan yang berbeda, yang menghasilkan rute pembangunan berbeda dengan rute pembangunan yang berbeda dengan rute yang berbeda dengan rute yang berbeda dengan rute yang berbeda dengan rute yang berbeda dengan rute yang berbeda di atas persyaratan sambil meningkatkan keandalan produk.