แม้ว่าในปัจจุบันจะไม่สามารถแทนที่ซิลิกอน (Si) ในการผลิตชิปวงจรรวมได้ แต่หลังจากการพัฒนามาหลายปี วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่โตเต็มที่แล้วทุกชนิดสามารถขับเคลื่อนการพัฒนาอุตสาหกรรมได้ด้วยตัวเอง วัสดุเซมิคอนดักเตอร์มีอะไรบ้างในอุตสาหกรรมนี้?
เซมิคอนดักเตอร์รุ่นแรก:
อุตสาหกรรมได้จำแนกวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ซิลิคอน (Si) และเจอร์เมเนียม (Ge) ดังกล่าวเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นแรก
ซิลิกอน (Si): ซิลิกอนดังกล่าว (Si) ดังกล่าวเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในปัจจุบัน และวงจรรวมโดยทั่วไปจะทำจากซิลิกอน (Si) ซิลิคอน (Si) เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายเพราะเป็นวัสดุของซีพียู โปรเซสเซอร์ Intel และ AMD ใช้ซิลิคอน (Si) แน่นอน นอกจากซีพียูแล้ว คอร์ GPU และหน่วยความจำแฟลชสำหรับจัดเก็บข้อมูลยังเป็นซิลิกอน (Si) ด้วย โลก.
เจอร์เมเนียม (Ge): เจอร์เมเนียม (Ge) เป็นวัสดุของทรานซิสเตอร์ยุคแรก อาจกล่าวได้ว่าเจอร์เมเนียม (Ge) ลดลงหลังจากการปรากฏตัวของซิลิกอน (Si) แต่มีเพียงเจอร์เมเนียม (Ge) เท่านั้นที่ยังไม่ถูกแทนที่ด้วยซิลิกอน (Si) อย่างสมบูรณ์ เนื่องจากเป็นหนึ่งในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่สำคัญเจอร์เมเนียม ) ยังคงทำงานอยู่ในช่องสัญญาณบางช่อง เช่น ใยแก้วนำแสงและเซลล์แสงอาทิตย์
วัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นแรกมีการพัฒนามากที่สุดในแง่ของการพัฒนาเทคโนโลยีและการควบคุมต้นทุน ดังนั้น แม้ว่าวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สองและสามจะมีคุณสมบัติเหนือกว่าซิลิกอน (Si) ในลักษณะบางอย่างอย่างสมบูรณ์ แต่ก็ไม่สามารถแทนที่ด้วยการใช้เชิงพาณิชย์ได้ กุญแจสู่คุณค่าของซิลิกอน (Si) คือการไม่สามารถให้ผลตอบแทนสูงเหมือนซิลิคอน (Si)
เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สอง:
วัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สองมีความแตกต่างกันโดยพื้นฐานจากเซมิคอนดักเตอร์รุ่นแรก ซิลิกอน (Si) และเจอร์เมเนียม (Ge) ของเซมิคอนดักเตอร์รุ่นแรกเป็นของเซมิคอนดักเตอร์พื้นฐานนั่นคือประกอบด้วยสารเดี่ยว รุ่นที่สองเป็นของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบบผสม ซึ่งสังเคราะห์จากสององค์ประกอบขึ้นไปและมีลักษณะเฉพาะของเซมิคอนดักเตอร์ เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สองที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ แกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) และอินเดียมฟอสไฟด์ (InP)
Gallium arsenide (GaAs): Gallium arsenide (GaAs) เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่โดดเด่นของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สอง ไดโอดเปล่งแสง LED ที่เรามักได้ยินเกี่ยวกับแกลเลียม อาร์เซไนด์ (GaAs)
อินเดียมฟอสไฟด์ (InP): อินเดียมฟอสไฟด์ (InP) เกิดจากการให้ความร้อนและทำปฏิกิริยากับโลหะอินเดียมและฟอสฟอรัสแดงในหลอดควอทซ์ มีลักษณะทนต่ออุณหภูมิสูง ความถี่สูงและความเร็วสูง ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการสื่อสารเพื่อทำอุปกรณ์สื่อสาร
เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สองสามารถกล่าวได้ว่าเป็นรากฐานของยุค 4G อุปกรณ์ 4G จำนวนมากใช้วัสดุตามวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สอง
เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม:
เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามยังเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบบผสม ซึ่งมีลักษณะเป็นช่องว่างแบนด์สูง พลังงานสูง ความถี่สูง และไฟฟ้าแรงสูง ผลิตภัณฑ์ที่เป็นตัวแทน ได้แก่ ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) และแกลเลียมไนไตรด์ (GaN)
ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC): ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) มีคุณสมบัติทนต่ออุณหภูมิสูงและทนต่อแรงดันไฟฟ้าสูงและเหมาะมากสำหรับสวิตช์อุปกรณ์ไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น MOSFET ระดับไฮเอนด์จำนวนมากบนเมนบอร์ดทำจากซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC)
แกลเลียมไนไตรด์ (GaN): แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) และซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) ต่างก็เป็นเซมิคอนดักเตอร์ที่มีแถบความถี่สูง มีลักษณะการใช้พลังงานต่ำ เหมาะสำหรับความถี่สูงและเหมาะสำหรับการสร้างสถานีฐาน 5G ข้อเสียเปรียบเพียงอย่างเดียวคือต้นทุนทางเทคนิคสูงเกินไป ,เป็นเรื่องยากที่จะเห็นในด้านการค้า.
ปัจจุบันการพัฒนาเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามได้รับความนิยมในประเทศจีนเนื่องจากช่องว่างเล็ก ๆ ระหว่างจุดเริ่มต้นในและต่างประเทศและโอกาสในการแข่งขัน
ข้อควรระวัง:
แม้ว่าวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้จะถูกแบ่งออกเป็นรุ่นแรกและรุ่นที่สอง และดูเหมือนผลิตภัณฑ์ที่มีการทำซ้ำ อันที่จริง วัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่หนึ่ง สอง และสามเหล่านี้ไม่ใช่ความสัมพันธ์ทดแทน ลักษณะของพวกเขาแตกต่างกันสถานการณ์การใช้งานจะแตกต่างกัน รุ่นแรก รุ่นที่ 2 และรุ่นที่สามเป็นเพียงเครื่องหมายที่โดดเด่นสำหรับอุตสาหกรรมนี้ แต่จะถูกแบ่งตามวัสดุ และบางสถานการณ์ก็ถูกนำไปใช้ร่วมกันในเวลาเดียวกัน