તાજા ઉગાડેલા સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સ

સિંગલ સ્ફટિકો પ્રકૃતિમાં દુર્લભ હોય છે, અને જ્યારે તે થાય છે ત્યારે પણ, તે સામાન્ય રીતે ખૂબ નાના હોય છે - સામાન્ય રીતે મિલીમીટર (મીમી) સ્કેલ પર - અને મેળવવા મુશ્કેલ હોય છે. નોંધાયેલા હીરા, નીલમણિ, એગેટ્સ, વગેરે, સામાન્ય રીતે બજારમાં પરિભ્રમણમાં પ્રવેશતા નથી, ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનોને તો છોડી દો; મોટાભાગના પ્રદર્શન માટે સંગ્રહાલયોમાં પ્રદર્શિત થાય છે. જો કે, કેટલાક સિંગલ સ્ફટિકો નોંધપાત્ર ઔદ્યોગિક મૂલ્ય ધરાવે છે, જેમ કે ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ઉદ્યોગમાં સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સિલિકોન, ઓપ્ટિકલ લેન્સમાં સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતું નીલમ, અને સિલિકોન કાર્બાઇડ, જે ત્રીજી પેઢીના સેમિકન્ડક્ટર્સમાં વેગ પકડી રહ્યું છે. આ સિંગલ સ્ફટિકોનું ઔદ્યોગિક રીતે મોટા પાયે ઉત્પાદન કરવાની ક્ષમતા માત્ર ઔદ્યોગિક અને વૈજ્ઞાનિક તકનીકમાં શક્તિનું પ્રતિનિધિત્વ કરતી નથી, પરંતુ તે સંપત્તિનું પ્રતીક પણ છે. ઉદ્યોગમાં સિંગલ સ્ફટિક ઉત્પાદન માટેની પ્રાથમિક જરૂરિયાત મોટા કદની છે, કારણ કે આ ખર્ચને વધુ અસરકારક રીતે ઘટાડવાની ચાવી છે. નીચે બજારમાં સામાન્ય રીતે જોવા મળતા કેટલાક સિંગલ સ્ફટિકો છે:

૧. નીલમ સિંગલ ક્રિસ્ટલ
નીલમ સિંગલ ક્રિસ્ટલ α-Al₂O₃ નો સંદર્ભ આપે છે, જેમાં ષટ્કોણ સ્ફટિક પ્રણાલી, 9 ની મોહ્સ કઠિનતા અને સ્થિર રાસાયણિક ગુણધર્મો છે. તે એસિડિક અથવા આલ્કલાઇન કાટ લાગતા પ્રવાહીમાં અદ્રાવ્ય છે, ઉચ્ચ તાપમાન સામે પ્રતિરોધક છે, અને ઉત્તમ પ્રકાશ પ્રસારણ, થર્મલ વાહકતા અને વિદ્યુત ઇન્સ્યુલેશન દર્શાવે છે.

જો સ્ફટિકમાં Al આયનોને Ti અને Fe આયનોથી બદલવામાં આવે, તો સ્ફટિક વાદળી દેખાય છે અને તેને નીલમ કહેવામાં આવે છે. જો Cr આયનોને બદલવામાં આવે, તો તે લાલ દેખાય છે અને તેને રૂબી કહેવામાં આવે છે. જોકે, ઔદ્યોગિક નીલમ શુદ્ધ α-Al₂O₃, રંગહીન અને પારદર્શક છે, અશુદ્ધિઓ વિના.

ઔદ્યોગિક નીલમ સામાન્ય રીતે વેફરનું સ્વરૂપ લે છે, જે 400-700 μm જાડા અને 4-8 ઇંચ વ્યાસ ધરાવે છે. આને વેફર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે અને તે સ્ફટિક ઇંગોટ્સમાંથી કાપવામાં આવે છે. નીચે એક જ સ્ફટિક ભઠ્ઠીમાંથી તાજી ખેંચાયેલી ઇંગોટ્સ બતાવેલ છે, જે હજુ સુધી પોલિશ્ડ કે કાપવામાં આવી નથી.

2018 માં, આંતરિક મંગોલિયામાં જિંગહુઇ ઇલેક્ટ્રોનિક કંપનીએ વિશ્વનો સૌથી મોટો 450 કિલોગ્રામ અલ્ટ્રા-લાર્જ-સાઇઝનો નીલમ સ્ફટિક સફળતાપૂર્વક ઉગાડ્યો. વૈશ્વિક સ્તરે અગાઉનો સૌથી મોટો નીલમ સ્ફટિક રશિયામાં ઉત્પાદિત 350 કિલોગ્રામનો હતો. છબીમાં જોઈ શકાય છે તેમ, આ સ્ફટિક નિયમિત આકાર ધરાવે છે, સંપૂર્ણપણે પારદર્શક છે, તિરાડો અને અનાજની સીમાઓથી મુક્ત છે, અને તેમાં થોડા પરપોટા છે.

2. સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સિલિકોન
હાલમાં, ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ચિપ્સ માટે વપરાતા સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સિલિકોનની શુદ્ધતા 99.9999999% થી 99.99999999% (9–11 નાઇન્સ) છે, અને 420 કિલોગ્રામ સિલિકોન ઇન્ગોટમાં હીરા જેવી સંપૂર્ણ રચના જાળવવી આવશ્યક છે. પ્રકૃતિમાં, એક કેરેટ (200 મિલિગ્રામ) હીરા પણ પ્રમાણમાં દુર્લભ છે.

સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સિલિકોન ઇન્ગોટ્સના વૈશ્વિક ઉત્પાદનમાં પાંચ મુખ્ય કંપનીઓનું પ્રભુત્વ છે: જાપાનની શિન-એત્સુ (28.0%), જાપાનની SUMCO (21.9%), તાઇવાનની ગ્લોબલવેફર્સ (15.1%), દક્ષિણ કોરિયાની SK સિલ્ટ્રોન (11.6%), અને જર્મનીની સિલ્ટ્રોનિક (11.3%). મુખ્ય ભૂમિ ચીનમાં સૌથી મોટી સેમિકન્ડક્ટર વેફર ઉત્પાદક, NSIG પણ બજાર હિસ્સાનો લગભગ 2.3% હિસ્સો ધરાવે છે. તેમ છતાં, એક નવા આવનાર તરીકે, તેની સંભાવનાને ઓછી ન આંકવી જોઈએ. 2024 માં, NSIG ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ માટે 300 mm સિલિકોન વેફર ઉત્પાદનને અપગ્રેડ કરવાના પ્રોજેક્ટમાં રોકાણ કરવાની યોજના ધરાવે છે, જેનો કુલ રોકાણ ¥13.2 બિલિયન થવાનો અંદાજ છે.

ચિપ્સ માટેના કાચા માલ તરીકે, ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળા સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સિલિકોન ઇંગોટ્સ 6-ઇંચથી 12-ઇંચ વ્યાસ સુધી વિકસિત થઈ રહ્યા છે. TSMC અને ગ્લોબલફાઉન્ડ્રીઝ જેવી અગ્રણી આંતરરાષ્ટ્રીય ચિપ ફાઉન્ડ્રીઓ, બજારના મુખ્ય પ્રવાહમાં 12-ઇંચ સિલિકોન વેફર્સમાંથી ચિપ્સ બનાવી રહી છે, જ્યારે 8-ઇંચ વેફર્સ ધીમે ધીમે તબક્કાવાર રીતે દૂર કરવામાં આવી રહ્યા છે. સ્થાનિક અગ્રણી SMIC હજુ પણ મુખ્યત્વે 6-ઇંચ વેફર્સનો ઉપયોગ કરે છે. હાલમાં, ફક્ત જાપાનની SUMCO ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળા 12-ઇંચ વેફર સબસ્ટ્રેટનું ઉત્પાદન કરી શકે છે.

3. ગેલિયમ આર્સેનાઇડ
ગેલિયમ આર્સેનાઇડ (GaAs) વેફર્સ એક મહત્વપૂર્ણ સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી છે, અને તૈયારી પ્રક્રિયામાં તેમનું કદ એક મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ છે.

હાલમાં, GaAs વેફર્સ સામાન્ય રીતે 2 ઇંચ, 3 ઇંચ, 4 ઇંચ, 6 ઇંચ, 8 ઇંચ અને 12 ઇંચના કદમાં બનાવવામાં આવે છે. આમાં, 6-ઇંચ વેફર્સ સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા સ્પષ્ટીકરણોમાંનું એક છે.

હોરિઝોન્ટલ બ્રિજમેન (HB) પદ્ધતિ દ્વારા ઉગાડવામાં આવતા સિંગલ સ્ફટિકોનો મહત્તમ વ્યાસ સામાન્ય રીતે 3 ઇંચ હોય છે, જ્યારે લિક્વિડ-એન્કેપ્સ્યુલેટેડ ઝોક્રાલ્સ્કી (LEC) પદ્ધતિ 12 ઇંચ વ્યાસ સુધીના સિંગલ સ્ફટિકો ઉત્પન્ન કરી શકે છે. જોકે, LEC વૃદ્ધિ માટે ઉચ્ચ સાધનો ખર્ચની જરૂર પડે છે અને બિન-એકરૂપતા અને ઉચ્ચ ડિસલોકેશન ઘનતાવાળા સ્ફટિકો ઉત્પન્ન થાય છે. વર્ટિકલ ગ્રેડિયન્ટ ફ્રીઝ (VGF) અને વર્ટિકલ બ્રિજમેન (VB) પદ્ધતિઓ હાલમાં 8 ઇંચ વ્યાસ સુધીના સિંગલ સ્ફટિકો ઉત્પન્ન કરી શકે છે, જેમાં પ્રમાણમાં સમાન રચના અને ઓછી ડિસલોકેશન ઘનતા હોય છે.

4-ઇંચ અને 6-ઇંચ સેમી-ઇન્સ્યુલેટીંગ GaAs પોલિશ્ડ વેફર્સ માટેની ઉત્પાદન ટેકનોલોજી મુખ્યત્વે ત્રણ કંપનીઓ દ્વારા નિપુણ છે: જાપાનની સુમિટોમો ઇલેક્ટ્રિક ઇન્ડસ્ટ્રીઝ, જર્મનીની ફ્રીબર્ગર કમ્પાઉન્ડ મટિરિયલ્સ અને યુએસની AXT. 2015 સુધીમાં, 6-ઇંચ સબસ્ટ્રેટ્સ પહેલાથી જ બજાર હિસ્સાના 90% થી વધુ હિસ્સો ધરાવતા હતા.

2019 માં, વૈશ્વિક GaAs સબસ્ટ્રેટ બજારમાં ફ્રીબર્ગર, સુમિટોમો અને બેઇજિંગ ટોંગમેઈનું પ્રભુત્વ હતું, જેનો બજાર હિસ્સો અનુક્રમે 28%, 21% અને 13% હતો. કન્સલ્ટિંગ ફર્મ યોલેના અંદાજ મુજબ, 2019 માં GaAs સબસ્ટ્રેટ (2-ઇંચ સમકક્ષમાં રૂપાંતરિત) નું વૈશ્વિક વેચાણ આશરે 20 મિલિયન ટુકડાઓ સુધી પહોંચ્યું હતું અને 2025 સુધીમાં 35 મિલિયન ટુકડાઓથી વધુ થવાનો અંદાજ છે. 2019 માં વૈશ્વિક GaAs સબસ્ટ્રેટ બજારનું મૂલ્ય આશરે $200 મિલિયન હતું અને 2025 સુધીમાં 9.67% ના ચક્રવૃદ્ધિ વાર્ષિક વૃદ્ધિ દર (CAGR) સાથે 2025 સુધીમાં $348 મિલિયન સુધી પહોંચવાની અપેક્ષા છે.

4. સિલિકોન કાર્બાઇડ સિંગલ ક્રિસ્ટલ
હાલમાં, બજાર 2-ઇંચ અને 3-ઇંચ વ્યાસવાળા સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સના વિકાસને સંપૂર્ણપણે ટેકો આપી શકે છે. ઘણી કંપનીઓએ 4-ઇંચ 4H-પ્રકારના SiC સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સના સફળ વિકાસની જાણ કરી છે, જે SiC ક્રિસ્ટલ ગ્રોથ ટેકનોલોજીમાં ચીનની વિશ્વ કક્ષાની સિદ્ધિને ચિહ્નિત કરે છે. જો કે, વ્યાપારીકરણ પહેલાં હજુ પણ નોંધપાત્ર અંતર છે.

સામાન્ય રીતે, પ્રવાહી-તબક્કાની પદ્ધતિઓ દ્વારા ઉગાડવામાં આવતા SiC ઇંગોટ્સ પ્રમાણમાં નાના હોય છે, જેની જાડાઈ સેન્ટીમીટર સ્તરે હોય છે. SiC વેફર્સની ઊંચી કિંમતનું આ પણ એક કારણ છે.

XKH મુખ્ય સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીના સંશોધન અને વિકાસ અને કસ્ટમાઇઝ્ડ પ્રોસેસિંગમાં નિષ્ણાત છે, જેમાં નીલમ, સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC), સિલિકોન વેફર્સ અને સિરામિક્સનો સમાવેશ થાય છે, જે ક્રિસ્ટલ ગ્રોથથી લઈને ચોકસાઇ મશીનિંગ સુધીની સંપૂર્ણ મૂલ્ય શૃંખલાને આવરી લે છે. સંકલિત ઔદ્યોગિક ક્ષમતાઓનો ઉપયોગ કરીને, અમે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન નીલમ વેફર્સ, સિલિકોન કાર્બાઇડ સબસ્ટ્રેટ્સ અને અલ્ટ્રા-હાઇ-પ્યુરિટી સિલિકોન વેફર્સ પ્રદાન કરીએ છીએ, જે લેસર સિસ્ટમ્સ, સેમિકન્ડક્ટર ફેબ્રિકેશન અને રિન્યુએબલ એનર્જી એપ્લિકેશન્સમાં ભારે પર્યાવરણીય માંગને પહોંચી વળવા માટે કસ્ટમ કટીંગ, સપાટી કોટિંગ અને જટિલ ભૂમિતિ ફેબ્રિકેશન જેવા અનુરૂપ ઉકેલો દ્વારા સમર્થિત છે.

ગુણવત્તા ધોરણોનું પાલન કરીને, અમારા ઉત્પાદનોમાં માઇક્રોન-સ્તરની ચોકસાઇ, >1500°C થર્મલ સ્થિરતા અને શ્રેષ્ઠ કાટ પ્રતિકાર છે, જે કઠોર ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓમાં વિશ્વસનીયતા સુનિશ્ચિત કરે છે. વધુમાં, અમે ક્વાર્ટઝ સબસ્ટ્રેટ, મેટલ/નોન-મેટાલિક મટિરિયલ્સ અને અન્ય સેમિકન્ડક્ટર-ગ્રેડ ઘટકો પૂરા પાડીએ છીએ, જે તમામ ઉદ્યોગોમાં ગ્રાહકો માટે પ્રોટોટાઇપિંગથી મોટા પાયે ઉત્પાદન સુધી સીમલેસ સંક્રમણોને સક્ષમ બનાવે છે.