Erdieroaleak informazioaren aroaren oinarrizko oinarria dira, materialaren iterazio bakoitzak giza teknologiaren mugak birdefinitzen dituelarik. Lehen belaunaldiko siliziozko erdieroaleetatik hasi eta gaur egungo laugarren belaunaldiko banda-tarte ultra-zabaleko materialetaraino, eboluzio-jauzi bakoitzak aurrerapen eraldatzaileak ekarri ditu komunikazioetan, energian eta informatikan. Dauden erdieroale materialen ezaugarriak eta belaunaldien arteko trantsizio-logika aztertuz, bosgarren belaunaldiko erdieroaleen norabide potentzialak aurreikus ditzakegu, Txinaren bide estrategikoak aztertzen ditugun bitartean lehia-eremu honetan.
I. Lau erdieroale belaunaldien ezaugarriak eta eboluzio logika
Lehen Belaunaldiko Erdieroaleak: Silizio-Germanio Fundazioaren Aroa
Ezaugarriak: Silizioa (Si) eta germanioa (Ge) bezalako erdieroale elementalek kostu-eraginkortasuna eta fabrikazio-prozesu helduak eskaintzen dituzte, baina banda-tarte estuak dituzte (Si: 1,12 eV; Ge: 0,67 eV), eta horrek tentsio-tolerantzia eta maiztasun handiko errendimendua mugatzen ditu.
Aplikazioak: Zirkuitu integratuak, eguzki-zelulak, tentsio baxuko/maiztasun baxuko gailuak.
Trantsizio-bultzatzailea: Optoelektronikan maiztasun handiko/tenperatura handiko errendimenduaren eskaria gero eta handiagoa izan zen silizioaren gaitasunak gaindituz.
Bigarren Belaunaldiko Erdieroaleak: III-V Konposatuen Iraultza
Ezaugarriak: III-V konposatuek, hala nola galio arseniuroak (GaAs) eta indio fosfuroak (InP), banda-tarte zabalagoak dituzte (GaAs: 1,42 eV) eta elektroi-mugikortasun handia RF eta aplikazio fotonikoetarako.
Aplikazioak: 5G RF gailuak, laser diodoak, satelite bidezko komunikazioak.
Erronkak: Materialen urritasuna (indio ugaritasuna: % 0,001), elementu toxikoak (artsenikoa) eta ekoizpen-kostu handiak.
Trantsizio-gidaria: Energia/potentzia aplikazioek matxura-tentsio handiagoak dituzten materialak eskatzen zituzten.
Hirugarren Belaunaldiko Erdieroaleak: Banda Zabaleko Energia Iraultza
Ezaugarriak: Silizio karburoak (SiC) eta galio nitruroak (GaN) 3eV baino gehiagoko banda-tarteak ematen dituzte (SiC:3.2eV; GaN:3.4eV), eroankortasun termiko hobea eta maiztasun handiko ezaugarriak dituzte.
Aplikazioak: ibilgailu elektrikoen potentzia-sistemak, fotovoltaiko inbertsoreak, 5G azpiegiturak.
Abantailak: % 50+ energia aurreztea eta % 70eko tamaina murriztea silizioarekin alderatuta.
Trantsizio-gidaria: IA/konputazio kuantikoak errendimendu-metrika muturrekoak dituzten materialak behar ditu.
Laugarren Belaunaldiko Erdieroaleak: Banda-tarte Ultra Zabaleko Muga
Ezaugarriak: Galio oxidoak (Ga₂O₃) eta diamanteak (C) 4,8 eV-ko banda-tarteak lortzen dituzte, erresistentzia ultra-baxua kV-ko tentsio-tolerantziarekin konbinatuz.
Aplikazioak: Ultra-tentsio handiko zirkuitu integratuak, UV sakoneko detektagailuak, komunikazio kuantikoa.
Aurrerapenak: Ga₂O₃ gailuek >8kV jasaten dituzte, SiC-ren eraginkortasuna hirukoiztuz.
Logika ebolutibokoa: Eskala kuantikoko errendimendu-jauziak behar dira muga fisikoak gainditzeko.
I. Bosgarren Belaunaldiko Erdieroaleen Joerak: Material Kuantikoak eta 2D Arkitekturak
Garapen bektore potentzialen artean daude:
1. Isolatzaile topologikoak: gainazaleko eroapenak eta isolamendu masiboak zero galerarik gabeko elektronika ahalbidetzen dute.
2. 2D Materialak: Grafenoa/MoS₂-k THz-ko maiztasun-erantzuna eta elektronikarekin bateragarritasun malgua eskaintzen dituzte.
3. Puntu kuantikoak eta kristal fotonikoak: Banda-tarteen ingeniaritzak integrazio optoelektroniko-termikoa ahalbidetzen du.
4. Bioerdieroaleak: DNA/proteina oinarri duten auto-muntaketa materialek biologia eta elektronika lotzen dituzte.
5. Bultzatzaile nagusiak: Adimen Artifiziala, garun-ordenagailu interfazeak eta giro-tenperaturako supereroankortasun-eskaerak.
II. Txinako erdieroaleen aukerak: jarraitzailetik liderrera
1. Teknologiaren aurrerapenak
• 3. belaunaldia: 8 hazbeteko SiC substratuen ekoizpen masiboa; automobilgintzako SiC MOSFETak BYD ibilgailuetan
• 4. belaunaldia: XUPT eta CETC46-ren 8 hazbeteko Ga₂O₃ epitaxia aurrerapenak
2. Politikaren laguntza
• 14. Bost Urteko Planak 3. belaunaldiko erdieroaleei ematen die lehentasuna
• Ehun mila milioi yuaneko probintziako industria-funtsak ezarri ziren
• Mugarriak 6-8 hazbeteko GaN gailuak eta Ga₂O₃ transistoreak 2024ko 10 aurrerapen teknologiko nagusien artean zerrendatuta
III. Erronkak eta irtenbide estrategikoak
1. Oztopo teknikoak
• Kristalen hazkundea: Errendimendu txikia diametro handiko bolentzat (adibidez, Ga₂O₃ pitzadurak)
• Fidagarritasun estandarrak: Potentzia handiko/maiztasun handiko zahartze-probetarako protokolo finkatuen falta
2. Hornikuntza-katearen hutsuneak
• Ekipamendua: % 20 baino gutxiagoko bertako edukia SiC kristalen hazleentzat
• Adopzioa: Inportatutako osagaien lehentasuna beheranzko fluxuan
3. Bide estrategikoak
• Industriaren eta Akademiaren arteko lankidetza: “Hirugarren Belaunaldiko Erdieroaleen Aliantzaren” ereduan oinarrituta
• Nitxo-fokua: Komunikazio kuantikoei/energia-merkatu berriei lehentasuna eman
• Talentuen garapena: “Txip Zientzia eta Ingeniaritza” programa akademikoak ezartzea
Siliziotik Ga₂O₃ra, erdieroaleen bilakaerak gizateriaren muga fisikoen gaineko garaipena kronikatzen du. Txinaren aukera laugarren belaunaldiko materialak menperatzean datza, bosgarren belaunaldiko berrikuntzetan aitzindari izanik. Yang Deren akademikoak adierazi zuen bezala: "Benetako berrikuntzak ibili gabeko bideak urratzea eskatzen du". Politikaren, kapitalaren eta teknologiaren sinergiak zehaztuko du Txinaren erdieroaleen patua.
XKH hainbat belaunaldi teknologikotan zehar material erdieroale aurreratuetan espezializatutako soluzio hornitzaile bertikalki integratua bihurtu da. Kristalen hazkuntza, zehaztasun-prozesamendua eta estaldura funtzionalen teknologiak barne hartzen dituzten oinarrizko gaitasunekin, XKHk errendimendu handiko substratuak eta oblea epitaxialak eskaintzen ditu potentzia elektronikan, RF komunikazioetan eta sistema optoelektronikoetan aplikazio aurreratuetarako. Gure fabrikazio ekosistemak 4-8 hazbeteko silizio karburo eta galio nitruro obleak ekoizteko prozesu jabedunak hartzen ditu barne, akatsen kontrol liderrarekin, eta, aldi berean, I+G programa aktiboak mantentzen ditu banda-tarte ultra-zabaleko material emergenteetan, hala nola galio oxidoa eta diamantezko erdieroaleak. Ikerketa-erakunde eta ekipamendu-fabrikatzaile nagusiekin lankidetza estrategikoen bidez, XKHk ekoizpen-plataforma malgu bat garatu du, produktu estandarizatuen bolumen handiko fabrikazioa eta material-soluzio pertsonalizatuen garapen espezializatua onartzeko gai dena. XKHren espezializazio teknikoa industriako erronka kritikoei aurre egitera bideratzen da, hala nola potentzia-gailuetarako oblearen uniformetasuna hobetzea, RF aplikazioetan kudeaketa termikoa hobetzea eta hurrengo belaunaldiko gailu fotonikoetarako heteroegitura berriak garatzea. Materialen zientzia aurreratua eta zehaztasun-ingeniaritza gaitasunak konbinatuz, XKH-k bezeroei maiztasun handiko, potentzia handiko eta muturreko inguruneetako aplikazioetako errendimendu-mugak gainditzeko aukera ematen die, etxeko erdieroaleen industriaren hornidura-katearen independentzia handiagoa lortzeko trantsizioa lagunduz.
Honako hauek dira XKH-ren 12 hazbeteko zafiro-oblea eta 12 hazbeteko SiC substratua:
Argitaratze data: 2025eko ekainak 6