Aj keď v súčasnosti nie je možné pri výrobe čipov s integrovanými obvodmi nahradiť kremík (Si), po toľkých rokoch vývoja môže každý vyzretý polovodičový materiál sám riadiť vývoj v priemysle. Aké polovodičové materiály sa v priemysle teda nachádzajú?
Prvá generácia polovodičov:
Priemysel klasifikoval polovodičové materiály. Vyššie uvedený kremík (Si) a germánium (Ge) sú prvou generáciou polovodičových materiálov.
Kremík (Si): Vyššie uvedený kremík (Si) je v súčasnosti najbežnejšie používaným polovodičovým materiálom a integrované obvody sú v zásade vyrobené z kremíka (Si). Kremík (Si) je všeobecne známy, pretože je materiálom CPU. Procesory Intel a AMD sú založené na kremíku (Si). Samozrejme okrem procesora sú jadrá GPU a úložná flash pamäť aj kremíkové (Si). Svet.
Germánium (Ge): Germánium (Ge) je materiál skorých tranzistorov. Dá sa povedať, že germánium (Ge) pokleslo po výskyte kremíka (Si), ale je to len to, že germánium (Ge) nebolo úplne nahradené kremíkom (Si). Ako jeden z dôležitých polovodičových materiálov, germánium (Ge ) je stále aktívny v niektorých kanálových poliach, ako sú optické vlákna a solárne články.
Polovodičové materiály prvej generácie sú z hľadiska technologického vývoja a kontroly nákladov najvyzretejšie. Preto aj keď druhá a tretia generácia polovodičových materiálov v určitých charakteristikách úplne prekonáva kremík (Si), nemožno ich nahradiť komerčným využitím. Kľúčom k hodnote kremíka (Si) je neschopnosť dosiahnuť vysoké výnosy ako kremík (Si).
Polovodiče druhej generácie:
Polovodičové materiály druhej generácie sa zásadne líšia od polovodičov prvej generácie. Kremík (Si) a germánium (Ge) polovodičov prvej generácie patria k elementárnym polovodičom, to znamená, že sú zložené z jednej látky. Druhá generácia patrí do zložených polovodičových materiálov, ktoré sú syntetizované z dvoch alebo viacerých prvkov a majú polovodičové vlastnosti. Bežne používanými polovodičmi druhej generácie sú arzenid gália (GaAs) a fosfid indný (InP).
Gálium arzenid (GaAs): Gálium arzenid (GaAs) je jedným z ikonických produktov druhej generácie polovodičových materiálov. LED svetelné diódy, o ktorých často počúvame, zahŕňajú arzenid gálnatý (GaAs).
Fosfid indný (InP): Fosfid indný (InP) sa vyrába zahrievaním a reakciou kovového india a červeného fosforu v kremennej trubici. Vyznačuje sa vysokou teplotnou odolnosťou, vysokou frekvenciou a vysokou rýchlosťou, takže je v komunikačnom priemysle široko používaný na výrobu komunikačných zariadení.
O polovodiči druhej generácie sa dá povedať, že je základom éry 4G. Mnoho zariadení 4G používa materiály založené na polovodičových materiáloch druhej generácie.
Tretia generácia polovodičov:
Polovodič tretej generácie je tiež zložený polovodičový materiál, ktorý sa vyznačuje vysokou priepastnosťou pásma, veľkým výkonom, vysokou frekvenciou a vysokým napätím. Reprezentatívnymi výrobkami sú karbid kremíka (SiC) a nitrid gália (GaN).
Karbid kremíka (SiC): Karbid kremíka (SiC) má vlastnosti vysokej teplotnej odolnosti a odolnosti voči vysokému napätiu a je veľmi vhodný pre spínače výkonových zariadení. Napríklad veľa špičkových MOSFETov na základných doskách je vyrobených z karbidu kremíka (SiC).
Nitrid gália (GaN): Nitrid gália (GaN) a karbid kremíka (SiC) sú polovodiče s vysokou priepustnosťou. Vyznačujú sa nízkou spotrebou energie, vhodnou pre vysoké frekvencie a vhodnou na budovanie základňových staníc 5G. Jedinou nevýhodou je, že technické náklady sú príliš vysoké. , Je ťažké vidieť to v komerčnej oblasti.
V súčasnosti je vývoj polovodičov tretej generácie v Číne populárny kvôli malým rozdielom medzi východiskovým bodom doma a v zahraničí a možnosťou konkurencie.
Opatrenia:
Aj keď sa tieto polovodičové materiály považujú za rozdelené na prvú a druhú generáciu a znejú ako iteračné výrobky, v skutočnosti tieto polovodičové materiály prvej, druhej a tretej generácie nie sú náhradným vzťahom. Ich charakteristiky Líšia sa, scenáre použitia sú rôzne. Prvá, druhá a tretia generácia sú iba rozlišovacím znakom pre priemysel, ale sú rozdelené podľa materiálu a niektoré scenáre sa dokonca uplatňujú súčasne.