Kristalli singoli huma rari fin-natura, u anke meta jseħħu, ġeneralment ikunu żgħar ħafna—tipikament fuq skala millimetrika (mm)—u diffiċli biex jinkisbu. Djamanti, żmeraldi, agates, eċċ. irrappurtati ġeneralment ma jidħlux fiċ-ċirkolazzjoni tas-suq, aħseb u ara f'applikazzjonijiet industrijali; ħafna minnhom jintwerew fil-mużewijiet għall-wirjiet. Madankollu, xi kristalli singoli għandhom valur industrijali sinifikanti, bħas-silikon kristallin wieħed fl-industrija taċ-ċirkwiti integrati, iż-żaffir użat komunement fil-lentijiet ottiċi, u l-karbur tas-silikon, li qed jikseb momentum fis-semikondutturi tat-tielet ġenerazzjoni. Il-kapaċità li jiġu prodotti bil-massa dawn il-kristalli singoli industrijalment mhux biss tirrappreżenta saħħa fit-teknoloġija industrijali u xjentifika iżda hija wkoll simbolu ta' ġid. Ir-rekwiżit primarju għall-produzzjoni ta' kristalli singoli fl-industrija huwa d-daqs kbir, peress li dan huwa essenzjali biex jitnaqqsu l-ispejjeż b'mod aktar effettiv. Hawn taħt hawn xi kristalli singoli li jiltaqgħu magħhom komunement fis-suq:
1. Kristall Uniku taż-Żaffir
Kristall wieħed taż-żaffir jirreferi għal α-Al₂O₃, li għandu sistema ta' kristalli eżagonali, ebusija Mohs ta' 9, u proprjetajiet kimiċi stabbli. Ma jinħallx f'likwidi korrużivi aċidużi jew alkalini, huwa reżistenti għal temperaturi għoljin, u juri trasmissjoni tad-dawl eċċellenti, konduttività termali, u insulazzjoni elettrika.
Jekk il-joni tal-Al fil-kristall jiġu sostitwiti b'joni tat-Ti u tal-Fe, il-kristall jidher blu u jissejjaħ żaffir. Jekk jiġi sostitwit b'joni tas-Cr, jidher aħmar u jissejjaħ rubin. Madankollu, iż-żaffir industrijali huwa α-Al₂O₃ pur, bla kulur u trasparenti, mingħajr impuritajiet.
Iż-żaffir industrijali tipikament jieħu l-forma ta' wejfers, ħoxnin 400–700 μm u b'dijametru ta' 4–8 pulzieri. Dawn huma magħrufa bħala wejfers u jinqatgħu minn ingotti tal-kristall. Hawn taħt jidher ingott frisk miġbud minn forn ta' kristall wieħed, li għadu mhux illustrat jew maqtugħ.
Fl-2018, il-Kumpanija Elettronika Jinghui fil-Mongolja ta' Ġewwa kibret b'suċċess l-akbar kristall żaffir ta' daqs ultra-kbir fid-dinja ta' 450 kg. L-akbar kristall żaffir preċedenti globalment kien kristall ta' 350 kg prodott fir-Russja. Kif jidher fl-immaġni, dan il-kristall għandu forma regolari, huwa kompletament trasparenti, ħieles minn xquq u konfini tal-qamħ, u għandu ftit bżieżaq.
2. Silikon b'Kristall Uniku
Bħalissa, is-silikon monokristall użat għal ċipep ta' ċirkwiti integrati għandu purità ta' 99.9999999% sa 99.999999999% (9–11 disgħin), u ingott tas-silikon ta' 420 kg irid iżomm struttura perfetta simili għal dik tad-djamant. Fin-natura, anke djamant ta' karat wieħed (200 mg) huwa relattivament rari.
Il-produzzjoni globali ta' ingotti tas-silikon monokristallin hija ddominata minn ħames kumpaniji ewlenin: Shin-Etsu tal-Ġappun (28.0%), SUMCO tal-Ġappun (21.9%), GlobalWafers tat-Tajwan (15.1%), SK Siltron tal-Korea t'Isfel (11.6%), u Siltronic tal-Ġermanja (11.3%). Anke l-akbar manifattur ta' wejfers tas-semikondutturi fiċ-Ċina kontinentali, NSIG, għandu biss madwar 2.3% tas-sehem tas-suq. Madankollu, bħala produttur ġdid, il-potenzjal tiegħu m'għandux jiġi sottovalutat. Fl-2024, NSIG qed tippjana li tinvesti fi proġett biex ittejjeb il-produzzjoni ta' wejfers tas-silikon ta' 300 mm għal ċirkwiti integrati, b'investiment totali stmat ta' ¥13.2 biljun.
Bħala l-materja prima għaċ-ċipep, l-ingotti tas-silikon monokristallin ta’ purità għolja qed jevolvu minn dijametri ta’ 6 pulzieri għal dijametri ta’ 12-il pulzier. Il-funderiji internazzjonali ewlenin taċ-ċipep, bħal TSMC u GlobalFoundries, qed jagħmlu ċ-ċipep minn wejfers tas-silikon ta’ 12-il pulzier is-suq ewlieni, filwaqt li l-wejfers ta’ 8 pulzieri qed jitneħħew gradwalment. Il-mexxej domestiku SMIC għadu juża primarjament wejfers ta’ 6 pulzieri. Bħalissa, is-SUMCO tal-Ġappun biss tista’ tipproduċi sottostrati ta’ wejfers ta’ 12-il pulzier ta’ purità għolja.
3. Arsenur tal-Gallju
Il-wejfers tal-arsenur tal-gallju (GaAs) huma materjal semikonduttur importanti, u d-daqs tagħhom huwa parametru kritiku fil-proċess ta' preparazzjoni.
Bħalissa, il-wejfers tal-GaAs huma tipikament prodotti f'daqsijiet ta' 2 pulzieri, 3 pulzieri, 4 pulzieri, 6 pulzieri, 8 pulzieri, u 12-il pulzier. Fost dawn, il-wejfers ta' 6 pulzieri huma waħda mill-ispeċifikazzjonijiet l-aktar użati.
Id-dijametru massimu ta' kristalli singoli mkabbra bil-metodu Horizontal Bridgman (HB) ġeneralment huwa ta' 3 pulzieri, filwaqt li l-metodu Liquid-Incapsulated Czochralski (LEC) jista' jipproduċi kristalli singoli sa 12-il pulzier fid-dijametru. Madankollu, it-tkabbir tal-LEC jeħtieġ spejjeż għoljin tat-tagħmir u jipproduċi kristalli b'nuqqas ta' uniformità u densità għolja ta' dislokazzjoni. Il-metodi Vertical Gradient Freeze (VGF) u Vertical Bridgman (VB) bħalissa jistgħu jipproduċu kristalli singoli sa 8 pulzieri fid-dijametru, bi struttura relattivament uniformi u densità ta' dislokazzjoni aktar baxxa.
It-teknoloġija tal-produzzjoni għal wejfers illustrati tal-GaAs semi-iżolanti ta' 4 pulzieri u 6 pulzieri hija primarjament imħaddma minn tliet kumpaniji: Sumitomo Electric Industries tal-Ġappun, Freiberger Compound Materials tal-Ġermanja, u AXT tal-Istati Uniti. Sal-2015, is-sottostrati ta' 6 pulzieri diġà kienu jirrappreżentaw aktar minn 90% tas-sehem tas-suq.
Fl-2019, is-suq globali tas-sottostrati tal-GaAs kien iddominat minn Freiberger, Sumitomo, u Beijing Tongmei, b'ishma tas-suq ta' 28%, 21%, u 13%, rispettivament. Skont stimi mid-ditta ta' konsulenza Yole, il-bejgħ globali tas-sottostrati tal-GaAs (konvertiti għal ekwivalenti ta' 2 pulzieri) laħaq madwar 20 miljun biċċa fl-2019 u huwa previst li jaqbeż il-35 miljun biċċa sal-2025. Is-suq globali tas-sottostrati tal-GaAs kien stmat għal madwar $200 miljun fl-2019 u huwa mistenni li jilħaq $348 miljun sal-2025, b'rata ta' tkabbir annwali komposta (CAGR) ta' 9.67% mill-2019 sal-2025.
4. Kristall Uniku tal-Karbur tas-Silikon
Bħalissa, is-suq jista' jappoġġja bis-sħiħ it-tkabbir ta' kristalli singoli tas-silikon karbur (SiC) b'dijametru ta' 2 pulzieri u 3 pulzieri. Ħafna kumpaniji rrappurtaw tkabbir b'suċċess ta' kristalli singoli SiC tat-tip 4H ta' 4 pulzieri, u dan jimmarka l-kisba taċ-Ċina ta' livelli ta' klassi dinjija fit-teknoloġija tat-tkabbir tal-kristalli SiC. Madankollu, għad hemm vojt sinifikanti qabel il-kummerċjalizzazzjoni.
Ġeneralment, l-ingotti tas-SiC imkabbra b'metodi ta' fażi likwida huma relattivament żgħar, bi ħxuna fil-livell ta' ċentimetru. Din hija wkoll raġuni għall-ispiża għolja tal-wejfers tas-SiC.
XKH tispeċjalizza fir-Riċerka u l-Iżvilupp u l-ipproċessar personalizzat ta' materjali semikondutturi ewlenin, inklużi żaffir, karbur tas-silikon (SiC), wejfers tas-silikon, u ċeramika, li jkopru l-katina tal-valur sħiħa mit-tkabbir tal-kristalli sal-magni ta' preċiżjoni. Billi nisfruttaw kapaċitajiet industrijali integrati, nipprovdu wejfers taż-żaffir ta' prestazzjoni għolja, sottostrati tal-karbur tas-silikon, u wejfers tas-silikon ta' purità ultra-għolja, appoġġjati minn soluzzjonijiet imfassla apposta bħal qtugħ personalizzat, kisi tal-wiċċ, u fabbrikazzjoni ta' ġeometrija kumplessa biex nilħqu domandi ambjentali estremi f'sistemi tal-lejżer, fabbrikazzjoni ta' semikondutturi, u applikazzjonijiet ta' enerġija rinnovabbli.
Billi nżommu mal-istandards tal-kwalità, il-prodotti tagħna għandhom preċiżjoni fil-livell tal-mikron, stabbiltà termali ta' >1500°C, u reżistenza superjuri għall-korrużjoni, li tiżgura affidabbiltà f'kundizzjonijiet ħorox ta' tħaddim. Barra minn hekk, nipprovdu sottostrati tal-kwarz, materjali tal-metall/mhux metalliċi, u komponenti oħra ta' grad semikonduttur, li jippermettu tranżizzjonijiet bla xkiel mill-prototipar għall-produzzjoni tal-massa għal klijenti fl-industriji kollha.
Ħin tal-posta: 29 ta' Awwissu 2025