Kiristaalooyinka keli ah waa kuwo naadir ah, xitaa marka ay dhacaan, badanaa aad bay u yar yihiin—badanaa miisaanka millimeter (mm)—wayna adag tahay in la helo. Dheemanka la soo sheegay, sumurud, agates, iwm., guud ahaan ma galaan wareegga suuqa, iska daa codsiyada warshadaha; badankood waxaa lagu soo bandhigaa matxafyada si loogu soo bandhigo. Si kastaba ha ahaatee, kiristaalooyinka keli ah qaarkood waxay leeyihiin qiimo warshadeed oo muhiim ah, sida silikoon keli ah oo ku jira warshadaha wareegga isku dhafan, safayr oo si caadi ah loogu isticmaalo muraayadaha indhaha, iyo silikoon carbide, kaas oo sii kordhaya xawliga semiconductors-ka jiilka saddexaad. Awoodda lagu soo saaro kiristaalooyinkan keli ah ee warshadaha ma aha oo kaliya inay matalaan xoogga tignoolajiyada warshadaha iyo sayniska laakiin sidoo kale waa astaan hodan ah. Shuruudaha aasaasiga ah ee wax soo saarka kiristaalooyinka keli ah ee warshadaha waa cabbir weyn, maadaama tani ay fure u tahay yareynta kharashyada si wax ku ool ah. Hoos waxaa ku yaal qaar ka mid ah kiristaalooyinka keli ah ee si caadi ah loogu arko suuqa:
1. Sapphire Single Crystal
Kiristaalka hal-geeska ah ee Sapphire waxaa loola jeedaa α-Al₂O₃, kaas oo leh nidaam kiristaal ah oo lix-geesood ah, adagaanta Mohs ee 9, iyo sifooyin kiimiko oo deggan. Waa mid aan milmi karin dareerayaasha miridhka aashitada ama alkaline, u adkaysta heerkulka sare, wuxuuna muujiyaa gudbinta iftiinka oo aad u fiican, gudbinta kulaylka, iyo dahaarka korontada.
Haddii aayadaha Al ee ku jira kiristaalka lagu beddelo aayadaha Ti iyo Fe, kiristaalka wuxuu u muuqdaa buluug waxaana loo yaqaan safayr. Haddii lagu beddelo aayadaha Cr, wuxuu u muuqdaa casaan waxaana loo yaqaan ruby. Si kastaba ha ahaatee, safayr warshadeed waa α-Al₂O₃ saafi ah, midab la'aan iyo hufan, oo aan lahayn wasakh.
Safaaydh warshadeed ayaa caadi ahaan qaata qaabka wafers, dhumucdiisuna waa 400–700 μm iyo dhexroorkeeduna yahay 4–8 inji. Kuwaas waxaa loo yaqaan wafers waxaana laga gooyaa wafers crystal ah. Hoos waxaa ku yaal wafer cusub oo laga soo saaray foorno crystal ah, oo aan weli la safayn ama la jarin.
Sannadkii 2018, Shirkadda Elektarooniga ah ee Jinghui ee gudaha Mongolia ayaa si guul leh u soo saartay kiristaal safayr ah oo cabbirkiisu yahay 450 kg oo ugu weyn adduunka. Kiristaal safayr ah oo hore ugu weynaa adduunka wuxuu ahaa kiristaal 350 kg ah oo laga soo saaray Ruushka. Sida sawirka lagu arkay, kiristaalkan wuxuu leeyahay qaab joogto ah, waa mid si buuxda u hufan, oo aan lahayn dildilaacyo iyo xuduudo hadhuudh ah, wuxuuna leeyahay xumbo yar.
2. Silikoon Keli ah
Hadda, silikoon hal-kiristaal ah oo loo isticmaalo jajabyada wareegga ee isku dhafan wuxuu leeyahay nadiifnimo ah 99.9999999% ilaa 99.999999999% (9–11 sagaashan), iyo ingot silikoon ah oo 420 kg ah waa inuu ilaaliyaa qaab-dhismeed qumman oo u eg dheeman. Dabeecadda, xitaa dheeman hal-karat ah (200 mg) waa mid aad dhif u ah.
Wax soo saarka caalamiga ah ee ingots silicon-ka hal-kiristaal ah waxaa ugu badan shan shirkadood oo waaweyn: Shin-Etsu oo Japan ah (28.0%), SUMCO oo Japan ah (21.9%), GlobalWafers-ka Taiwan (15.1%), SK Siltron-ka Kuuriyada Koonfureed (11.6%), iyo Siltronic-ka Jarmalka (11.3%). Xitaa soo saaraha wafer-ka semiconductor-ka ugu weyn dhul-weynaha Shiinaha, NSIG, wuxuu haystaa oo keliya qiyaastii 2.3% saamiga suuqa. Si kastaba ha ahaatee, maadaama uu yahay qof cusub, waa in aan la dhayalsan karin kartidiisa. Sanadka 2024, NSIG waxay qorsheyneysaa inay maalgashato mashruuc lagu horumarinayo wax soo saarka wafer-ka silicon 300 mm ee wareegyada isku dhafan, iyadoo wadarta guud ee maalgashiga lagu qiyaasay ¥13.2 bilyan.
Maadaama ay yihiin walxaha ceeriin ee jajabyada, ingots silicon hal-kristaal ah oo saafi ah ayaa ka soo baxaya dhexroorka 6-inji ilaa 12-inji. Shirkadaha hormuudka ka ah jajabyada caalamiga ah, sida TSMC iyo GlobalFoundries, ayaa ka samaynaya jajabyada wafer silicon ah oo 12-inji ah suuqa ugu weyn, halka wafer 8-inji ah si tartiib tartiib ah loo joojinayo. Hogaamiyaha gudaha SMIC wali wuxuu inta badan isticmaalaa wafer 6-inji ah. Hadda, SUMCO-da Japan oo keliya ayaa soo saari karta substrates wafer oo 12-inji ah oo saafi ah.
3. Gallium Arsenide
Wafers-ka Gallium arsenide (GaAs) waa walxo muhiim ah oo semiconductor ah, cabbirkooduna waa halbeeg muhiim ah oo ku jira habka diyaarinta.
Waqtigan xaadirka ah, waferada GaAs waxaa badanaa lagu soo saaraa cabbirro ah 2 inji, 3 inji, 4 inji, 6 inji, 8 inji, iyo 12 inji. Kuwaas waxaa ka mid ah, waferada 6-inji ah waa mid ka mid ah qeexitaannada ugu badan ee la isticmaalo.
Dhexroorka ugu badan ee kiristaallada hal-halka ah ee lagu beero habka Horizontal Bridgman (HB) guud ahaan waa 3 inji, halka habka Liquid-Encapsulated Czochralski (LEC) uu soo saari karo kiristaallo hal-hal ah oo gaaraya 12 inji dhexroor. Si kastaba ha ahaatee, koritaanka LEC wuxuu u baahan yahay kharashyo qalab oo sarreeya wuxuuna soo saaraa kiristaallo aan isku mid ahayn iyo cufnaan kala-bax badan. Hababka Vertical Gradient Freeze (VGF) iyo Vertical Bridgman (VB) hadda waxay soo saari karaan kiristaallo hal-hal ah oo gaaraya 8 inji dhexroor, iyadoo qaab-dhismeed isku mid ah iyo cufnaan kala-bax yar.
Tiknoolajiyadda wax soo saarka ee buskudka GaAs ee nus-daboolaya ee 4-inji iyo 6-inji ah waxaa inta badan ku xeel dheer saddex shirkadood: Sumitomo Electric Industries ee Japan, Freiberger Compound Materials ee Jarmalka, iyo AXT ee Mareykanka. Sannadkii 2015, substrates-ka 6-inji ah ayaa horey u ahaa in ka badan 90% saamiyada suuqa.
Sannadkii 2019, suuqa caalamiga ah ee substrate-ka GaAs waxaa gacanta ku hayay Freiberger, Sumitomo, iyo Beijing Tongmei, iyadoo saamiyada suuqa ay ahaayeen 28%, 21%, iyo 13%, siday u kala horreeyaan. Sida laga soo xigtay qiyaasaha shirkadda la-talinta Yole, iibka caalamiga ah ee substrate-ka GaAs (oo loo beddelay wax u dhigma 2-inji) wuxuu gaaray qiyaastii 20 milyan oo xabbo sannadkii 2019 waxaana la saadaalinayaa inuu dhaafo 35 milyan oo xabbo sannadka 2025. Suuqa substrate-ka GaAs ee caalamiga ah waxaa lagu qiimeeyay qiyaastii $200 milyan sannadkii 2019 waxaana la filayaa inuu gaaro $348 milyan sannadka 2025, iyadoo heerka kobaca sanadlaha ah ee isku-dhafka ah (CAGR) uu yahay 9.67% laga bilaabo 2019 ilaa 2025.
4. Silicon Carbide Single Crystal
Waqtigan xaadirka ah, suuqu wuxuu si buuxda u taageeri karaa kobaca kiristaalo keli ah oo ah 2-inji iyo dhexroor 3-inji ah oo silicon carbide (SiC). Shirkado badan ayaa soo sheegay koboc guul leh oo ah kiristaalo keli ah oo nooca 4-inji ah oo 4H ah, taasoo calaamad u ah guusha Shiinaha ee heerarka heerka adduunka ee tignoolajiyada kobaca kiristaalka SiC. Si kastaba ha ahaatee, weli waxaa jira farqi weyn ka hor inta aan la suuqgeyn.
Guud ahaan, ingots-ka SiC ee lagu beero hababka dareeraha ah waa kuwo aad u yar, dhumucdooduna waa sentimitir. Tani sidoo kale waa sabab u ah qiimaha sare ee wafers-ka SiC.
XKH waxay ku takhasustay cilmi-baarista iyo habaynta gaarka ah ee agabka semiconductor-ka asaasiga ah, oo ay ku jiraan sapphire, silicon carbide (SiC), silicon wafers, iyo dhoobada, iyadoo daboolaysa silsiladda qiimaha buuxda laga bilaabo koritaanka kiristaalka ilaa farsamaynta saxda ah. Annagoo ka faa'iideysanayna awoodaha warshadaha ee isku dhafan, waxaanu bixinaa wafers sapphire ah oo waxqabad sare leh, substrates silicon carbide ah, iyo wafers silicon ah oo aad u saafi ah, oo ay taageerayaan xalal loo habeeyey sida jarista gaarka ah, dahaarka dusha sare, iyo sameynta joomatari ee adag si loo daboolo baahiyaha deegaanka ee aadka u daran ee nidaamyada laysarka, farsamaynta semiconductor-ka, iyo codsiyada tamarta la cusboonaysiin karo.
Iyadoo la raacayo heerarka tayada, alaabtayadu waxay leeyihiin saxnaan heer-micron ah, xasillooni kuleyl >1500°C, iyo iska caabin daxalka oo heer sare ah, taasoo hubinaysa isku halaynta xaaladaha shaqada ee adag. Intaa waxaa dheer, waxaan bixinnaa substrates quartz ah, agab bir ah/aan bir ahayn, iyo qaybo kale oo heerka semiconductor ah, taasoo suurtogalinaysa kala-guur aan kala go 'lahayn oo ka bilaabma prototyping ilaa wax-soo-saarka ballaaran ee macaamiisha warshadaha oo dhan.
Waqtiga boostada: Agoosto-29-2025