Kristalet e vetme janë të rralla në natyrë, dhe edhe kur ato ndodhin, ato zakonisht janë shumë të vogla - zakonisht në shkallën milimetrike (mm) - dhe të vështira për t'u marrë. Diamantet, smeraldet, agatet, etj., të raportuara, në përgjithësi nuk hyjnë në qarkullimin e tregut, e lëre më aplikimet industriale; shumica ekspozohen në muze për ekspozim. Megjithatë, disa kristale të vetme kanë vlerë të konsiderueshme industriale, siç është silici me kristal të vetëm në industrinë e qarqeve të integruara, safiri që përdoret zakonisht në lentet optike dhe karbidi i silicit, i cili po fiton vrull në gjysmëpërçuesit e gjeneratës së tretë. Aftësia për të prodhuar masivisht këto kristale të vetme në mënyrë industriale jo vetëm që përfaqëson forcën në teknologjinë industriale dhe shkencore, por është gjithashtu një simbol i pasurisë. Kërkesa kryesore për prodhimin e kristaleve të vetme në industri është madhësia e madhe, pasi kjo është çelësi për uljen e kostove në mënyrë më efektive. Më poshtë janë disa kristale të vetme që hasen zakonisht në treg:
1. Kristal i vetëm safiri
Kristali i vetëm i safirit i referohet α-Al₂O₃, i cili ka një sistem kristalor gjashtëkëndor, një fortësi Mohs prej 9 dhe veti kimike të qëndrueshme. Është i patretshëm në lëngje gërryese acidike ose alkaline, rezistent ndaj temperaturave të larta dhe shfaq transmetim të shkëlqyer të dritës, përçueshmëri termike dhe izolim elektrik.
Nëse jonet e Al në kristal zëvendësohen nga jonet e Ti dhe Fe, kristali duket blu dhe quhet safir. Nëse zëvendësohet nga jonet e Cr, ai duket i kuq dhe quhet rubin. Megjithatë, safiri industrial është α-Al₂O₃ i pastër, pa ngjyrë dhe transparent, pa papastërti.
Safiri industrial zakonisht merr formën e napolitanëve, me trashësi 400–700 μm dhe diametër 4–8 inç. Këto njihen si napolitan dhe priten nga shufra kristali. Më poshtë tregohet një shufër e sapo nxjerrë nga një furrë me një kristal të vetëm, ende e palustruar ose e paprerë.
Në vitin 2018, Jinghui Electronic Company në Mongolinë e Brendshme rriti me sukses kristalin më të madh në botë të safirit ultra të madh prej 450 kg. Kristali më i madh i mëparshëm i safirit në botë ishte një kristal prej 350 kg i prodhuar në Rusi. Siç shihet në imazh, ky kristal ka një formë të rregullt, është plotësisht transparent, pa çarje dhe kufij kokrrizash, dhe ka pak flluska.
2. Silic me një kristal të vetëm
Aktualisht, silici monokristalor i përdorur për çipat e qarqeve të integruara ka një pastërti prej 99.9999999% deri në 99.99999999% (9–11 nënta), dhe një shufër silikoni prej 420 kg duhet të ruajë një strukturë të përsosur si diamanti. Në natyrë, edhe një diamant një karat (200 mg) është relativisht i rrallë.
Prodhimi global i shufrave të silikonit me kristal të vetëm dominohet nga pesë kompani të mëdha: Shin-Etsu e Japonisë (28.0%), SUMCO e Japonisë (21.9%), GlobalWafers e Tajvanit (15.1%), SK Siltron e Koresë së Jugut (11.6%) dhe Siltronic e Gjermanisë (11.3%). Edhe prodhuesi më i madh i pllakave gjysmëpërçuese në Kinën kontinentale, NSIG, mban vetëm rreth 2.3% të pjesës së tregut. Megjithatë, si një kompani e re, potenciali i saj nuk duhet nënvlerësuar. Në vitin 2024, NSIG planifikon të investojë në një projekt për të përmirësuar prodhimin e pllakave të silikonit 300 mm për qarqet e integruara, me një investim total të vlerësuar prej 13.2 miliardë jen.
Si lëndë e parë për çipat, lingotat e silikonit me kristal të vetëm me pastërti të lartë po evoluojnë nga diametrat 6 inç në 12 inç. Fabrikat kryesore ndërkombëtare të shkrirjes së çipave, të tilla si TSMC dhe GlobalFoundries, po prodhojnë çipa nga pllaka silikoni 12 inç që i japin tregut rrjedhën kryesore, ndërsa pllakat 8 inç po hiqen gradualisht nga tregu. Lideri vendas SMIC ende përdor kryesisht pllaka 6 inç. Aktualisht, vetëm SUMCO e Japonisë mund të prodhojë substrate pllakash 12 inç me pastërti të lartë.
3. Arsenid galiumi
Napolitanat e arsenidit të galiumit (GaAs) janë një material gjysmëpërçues i rëndësishëm dhe madhësia e tyre është një parametër kritik në procesin e përgatitjes.
Aktualisht, pllakat prej GaAs prodhohen zakonisht në madhësi 2 inç, 3 inç, 4 inç, 6 inç, 8 inç dhe 12 inç. Midis këtyre, pllakat 6 inç janë një nga specifikimet më të përdorura.
Diametri maksimal i kristaleve të vetme të rritura me metodën Horizontale Bridgman (HB) është përgjithësisht 3 inç, ndërsa metoda Czochralski e Enkapsuluar në Lëng (LEC) mund të prodhojë kristale të vetme deri në 12 inç në diametër. Megjithatë, rritja e LEC kërkon kosto të larta pajisjesh dhe jep kristale me jo-uniformitet dhe dendësi të lartë të zhvendosjeve. Metodat Vertikale të Ngrirjes së Gradientit (VGF) dhe Vertikale të Bridgman (VB) aktualisht mund të prodhojnë kristale të vetme deri në 8 inç në diametër, me strukturë relativisht uniforme dhe dendësi më të ulët të zhvendosjeve.
Teknologjia e prodhimit për pllaka të lëmuara gjysmë-izoluese GaAs 4 dhe 6 inç zotërohet kryesisht nga tre kompani: Sumitomo Electric Industries e Japonisë, Freiberger Compound Materials e Gjermanisë dhe AXT e SHBA-së. Deri në vitin 2015, substratet 6 inç tashmë përbënin mbi 90% të pjesës së tregut.
Në vitin 2019, tregu global i substrateve GaAs u dominua nga Freiberger, Sumitomo dhe Beijing Tongmei, me pjesë tregu prej 28%, 21% dhe 13%, përkatësisht. Sipas vlerësimeve nga firma konsulente Yole, shitjet globale të substrateve GaAs (të konvertuara në ekuivalentë 2 inçësh) arritën në afërsisht 20 milionë copë në vitin 2019 dhe parashikohet të kalojnë 35 milionë copë deri në vitin 2025. Tregu global i substrateve GaAs u vlerësua në rreth 200 milionë dollarë në vitin 2019 dhe pritet të arrijë në 348 milionë dollarë deri në vitin 2025, me një normë vjetore të përbërë rritjeje (CAGR) prej 9.67% nga viti 2019 deri në vitin 2025.
4. Kristal i vetëm i karbit të silikonit
Aktualisht, tregu mund ta mbështesë plotësisht rritjen e kristaleve të vetme të karbidit të silicit (SiC) me diametër 2 dhe 3 inç. Shumë kompani kanë raportuar rritje të suksesshme të kristaleve të vetme SiC të tipit 4H me diametër 4 inç, duke shënuar arritjen e Kinës në nivele të klasit botëror në teknologjinë e rritjes së kristaleve SiC. Megjithatë, ka ende një boshllëk të konsiderueshëm para komercializimit.
Në përgjithësi, lingotat SiC të rritura me metoda të fazës së lëngshme janë relativisht të vogla, me trashësi në nivelin e centimetrit. Kjo është gjithashtu një arsye për koston e lartë të napolitanëve SiC.
XKH specializohet në Kërkim-Zhvillimin dhe përpunimin e personalizuar të materialeve gjysmëpërçuese thelbësore, duke përfshirë safirin, karbidin e silicit (SiC), pllakat e silicit dhe qeramikën, duke mbuluar të gjithë zinxhirin e vlerës nga rritja e kristalit deri te përpunimi preciz. Duke shfrytëzuar aftësitë e integruara industriale, ne ofrojmë pllaka safiri me performancë të lartë, substrate karbidi silici dhe pllaka silici me pastërti ultra të lartë, të mbështetura nga zgjidhje të personalizuara siç janë prerja e personalizuar, veshja sipërfaqësore dhe prodhimi me gjeometri komplekse për të përmbushur kërkesat ekstreme mjedisore në sistemet lazer, prodhimin e gjysmëpërçuesve dhe aplikimet e energjisë së rinovueshme.
Duke iu përmbajtur standardeve të cilësisë, produktet tona karakterizohen nga precizioni në nivel mikroni, stabilitet termik >1500°C dhe rezistencë superiore ndaj korrozionit, duke siguruar besueshmëri në kushte të vështira operimi. Përveç kësaj, ne furnizojmë substrate kuarci, materiale metalike/jometalike dhe komponentë të tjerë të gradës gjysmëpërçuese, duke mundësuar kalime pa probleme nga prototipimi në prodhimin masiv për klientët në të gjitha industritë.
Koha e postimit: 29 gusht 2025