Ang mga single nga kristal talagsa ra sa kinaiyahan, ug bisan kung kini mahitabo, kasagaran kini gamay kaayo-kasagaran sa milimetro (mm) nga sukdanan-ug lisud makuha. Gi-report nga mga diamante, esmeralda, agata, ug uban pa, sa kasagaran dili mosulod sa sirkulasyon sa merkado, labi na ang mga aplikasyon sa industriya; kadaghanan gipakita sa mga museyo alang sa eksibit. Bisan pa, ang pipila ka mga kristal nga adunay hinungdanon nga kantidad sa industriya, sama sa single-crystal silicon sa integrated circuit nga industriya, sapphire nga sagad gigamit sa optical lens, ug silicon carbide, nga nakakuha og momentum sa ikatulo nga henerasyon nga mga semiconductor. Ang abilidad sa pagdaghan sa paghimo niining mga kristal sa industriya dili lamang nagrepresentar sa kalig-on sa industriyal ug siyentipikong teknolohiya apan usa usab ka simbolo sa bahandi. Ang nag-unang kinahanglanon alang sa usa ka kristal nga produksiyon sa industriya mao ang dako nga gidak-on, tungod kay kini mao ang yawe sa pagkunhod sa gasto nga mas epektibo. Sa ubos mao ang pipila nga kasagarang makit-an nga usa ka kristal sa merkado:
1. Sapphire Single Crystal
Ang sapphire single crystal nagtumong sa α-Al₂O₃, nga adunay hexagonal crystal system, usa ka Mohs nga katig-a sa 9, ug stable nga kemikal nga mga kabtangan. Dili kini matunaw sa acidic o alkaline nga corrosive nga mga likido, makasugakod sa taas nga temperatura, ug nagpakita sa maayo kaayo nga transmission sa kahayag, thermal conductivity, ug electrical insulation.
Kung ang Al ion sa kristal pulihan sa Ti ug Fe ion, ang kristal makita nga asul ug gitawag nga sapiro. Kung pulihan sa mga Cr ion, kini makita nga pula ug gitawag nga ruby. Bisan pa, ang sapphire sa industriya lunsay nga α-Al₂O₃, walay kolor ug transparent, walay mga hugaw.
Ang pang-industriya nga sapiro kasagarang adunay porma sa mga wafer, 400–700 μm ang gibag-on ug 4–8 ka pulgada ang diyametro. Nailhan kini nga mga wafer ug giputol gikan sa mga kristal nga ingot. Gipakita sa ubos ang usa ka bag-ong gibira nga ingot gikan sa usa ka kristal nga hudno, wala pa gipasinaw o giputol.
Kaniadtong 2018, ang Jinghui Electronic Company sa Inner Mongolia malampuson nga mitubo ang pinakadako nga 450 kg nga ultra-dako nga gidak-on nga kristal nga zafiro sa kalibutan. Ang kanhi kinadak-ang kristal nga zafiro sa tibuok kalibotan mao ang 350 ka kilo nga kristal nga gihimo sa Russia. Sama sa makita sa hulagway, kini nga kristal adunay regular nga porma, bug-os nga transparent, walay mga liki ug mga utlanan sa lugas, ug adunay pipila ka mga bula.
2. Single-Crystal Silicon
Sa pagkakaron, ang single-crystal silicon nga gigamit para sa integrated circuit chips adunay purity nga 99.9999999% ngadto sa 99.999999999% (9-11 nines), ug ang 420 kg nga silicon ingot kinahanglang magmintinar sa sama sa diamante nga perpekto nga istruktura. Sa kinaiyahan, bisan ang usa ka carat (200 mg) nga diamante medyo talagsaon.
Ang global nga produksiyon sa single-crystal silicon ingots gidominar sa lima ka dagkong kompanya: Japan's Shin-Etsu (28.0%), Japan's SUMCO (21.9%), Taiwan's GlobalWafers (15.1%), South Korea's SK Siltron (11.6%), ug Germany's Siltronic (11.3%). Bisan ang pinakadako nga semiconductor wafer manufacturer sa mainland China, NSIG, naghupot lamang sa mga 2.3% sa bahin sa merkado. Bisan pa niana, isip usa ka bag-o, ang potensyal niini dili angayng pakamenoson. Sa 2024, ang NSIG nagplano nga mamuhunan sa usa ka proyekto aron ma-upgrade ang 300 mm nga produksiyon sa silicon wafer alang sa mga integrated circuit, nga adunay gibanabana nga kinatibuk-ang pagpamuhunan nga ¥13.2 bilyon.
Ingon nga hilaw nga materyal alang sa mga chips, ang high-purity nga single-crystal silicon ingots nag-uswag gikan sa 6-pulgada hangtod sa 12-pulgada nga diametro. Ang nanguna nga internasyonal nga mga panday sa chip, sama sa TSMC ug GlobalFoundries, naghimo sa mga chips gikan sa 12-pulgada nga silicon nga mga wafer sa merkado, samtang ang 8-pulgada nga mga wafer hinay-hinay nga gitangtang. Ang lokal nga lider nga SMIC sa panguna naggamit sa 6-pulgada nga mga wafer. Sa pagkakaron, ang SUMCO lang sa Japan ang makahimo og high-purity nga 12-pulgada nga wafer substrates.
3. Gallium Arsenide
Ang mga wafer sa Gallium arsenide (GaAs) usa ka hinungdanon nga materyal nga semiconductor, ug ang ilang gidak-on usa ka kritikal nga parameter sa proseso sa pag-andam.
Sa pagkakaron, ang GaAs wafers kasagarang gihimo sa gidak-on nga 2 ka pulgada, 3 ka pulgada, 4 ka pulgada, 6 ka pulgada, 8 ka pulgada, ug 12 ka pulgada. Taliwala niini, ang 6-pulgada nga mga wafer usa sa labing kaylap nga gigamit nga mga detalye.
Ang pinakataas nga diyametro sa usa ka kristal nga gipatubo pinaagi sa Horizontal Bridgman (HB) nga pamaagi kasagaran 3 pulgada, samtang ang Liquid-Encapsulated Czochralski (LEC) nga pamaagi makahimo og usa ka kristal nga hangtod sa 12 ka pulgada ang diyametro. Bisan pa, ang pag-uswag sa LEC nanginahanglan taas nga gasto sa kagamitan ug naghatag mga kristal nga dili managsama ug taas nga densidad sa dislokasyon. Ang Vertical Gradient Freeze (VGF) ug Vertical Bridgman (VB) nga mga pamaagi karon makahimo og single nga mga kristal hangtod sa 8 ka pulgada ang diyametro, nga adunay medyo pare-parehong istruktura ug ubos nga dislokasyon nga densidad.
Ang teknolohiya sa produksiyon alang sa 4-pulgada ug 6-pulgada nga semi-insulating nga GaAs nga gipasinaw nga mga wafer kay nag-una sa tulo ka kompanya: Sumitomo Electric Industries sa Japan, Freiberger Compound Materials sa Germany, ug AXT sa US. Sa 2015, ang 6-pulgada nga mga substrate nag-asoy na sa kapin sa 90% sa bahin sa merkado.
Kaniadtong 2019, ang tibuuk nga merkado sa substrate sa GaAs gimandoan sa Freiberger, Sumitomo, ug Beijing Tongmei, nga adunay bahin sa merkado nga 28%, 21%, ug 13%, sa tinuud. Sumala sa mga banabana sa consulting firm nga Yole, ang tibuuk kalibutan nga pagbaligya sa mga substrate sa GaAs (nakabig sa 2-pulgada nga katumbas) nakaabot sa gibana-bana nga 20 milyon nga mga piraso sa 2019 ug gilauman nga molapas sa 35 milyon nga mga piraso sa 2025. 9.67% gikan sa 2019 hangtod 2025.
4. Silicon Carbide Single Crystal
Sa pagkakaron, ang merkado hingpit nga makasuporta sa pagtubo sa 2-pulgada ug 3-pulgada nga diametro nga silicon carbide (SiC) nga usa ka kristal. Daghang mga kompanya ang nagtaho nga malampuson nga pagtubo sa 4-pulgada nga 4H-type nga SiC nga usa ka kristal, nagtimaan sa pagkab-ot sa China sa lebel sa klase sa kalibutan sa teknolohiya sa pagtubo sa kristal nga SiC. Bisan pa, adunay usa ka dako nga kal-ang sa wala pa ang komersyalisasyon.
Kasagaran, ang mga SiC ingot nga gipatubo pinaagi sa mga pamaagi sa liquid-phase medyo gamay, nga adunay gibag-on sa lebel sa sentimetro. Kini usa usab ka hinungdan sa taas nga gasto sa mga wafer sa SiC.
Espesyalista sa XKH ang R&D ug gipahiangay nga pagproseso sa mga core semiconductor nga materyales, lakip ang sapphire, silicon carbide (SiC), silicon wafers, ug seramiko, nga nagsakup sa tibuuk nga kadena sa kantidad gikan sa pagtubo sa kristal hangtod sa katukma nga machining. Gipahimuslan ang hiniusa nga mga kapabilidad sa industriya, naghatag kami og high-performance sapphire wafers, silicon carbide substrates, ug ultra-high-purity silicon wafers, nga gisuportahan sa gipahaum nga mga solusyon sama sa custom cutting, surface coating, ug complex geometry fabrication aron matubag ang grabeng panginahanglan sa kinaiyahan sa mga sistema sa laser, semiconductor fabrication, ug renewable energy applications.
Nagsunod sa kalidad nga mga sumbanan, ang among mga produkto adunay katukma nga lebel sa micron,> 1500 ° C nga kalig-on sa thermal, ug labing maayo nga pagsukol sa kaagnasan, pagsiguro nga kasaligan sa mga grabe nga kahimtang sa operasyon. Dugang pa, nagsuplay kami og mga quartz substrates, metal/non-metallic nga materyales, ug uban pang semiconductor-grade nga mga sangkap, nga makapahimo sa seamless transition gikan sa prototyping ngadto sa mass production para sa mga kliyente sa tibuok industriya.
Panahon sa pag-post: Ago-29-2025