O se Aotelega Atoa o Metotia o le Tuputupu Aʻe o le Monocrystalline Silicon

O se Aotelega Atoa o Metotia o le Tuputupu Aʻe o le Monocrystalline Silicon

1. Talaaga o le Atinaʻeina o le Monocrystalline Silicon

O le alualu i luma o tekinolosi ma le faatupulaia o le manaoga mo oloa atamai e maualuga le lelei ua atili ai ona faamautuina le tulaga autu o le alamanuia o le integrated circuit (IC) i le atinaeina o le atunuu. I le avea ai ma maa autu o le alamanuia o le IC, o le semiconductor monocrystalline silicon e taua tele i le faʻaleleia atili o le faʻafouga faatekinolosi ma le tuputupu aʻe o le tamaoaiga.

E tusa ai ma faʻamaumauga mai le International Semiconductor Industry Association, na oʻo atu le maketi o le semiconductor wafer i le lalolagi atoa i se fuainumera faʻatau atu e $12.6 piliona, ma ua faʻatupulaʻia le lapoʻa o uta i le 14.2 piliona inisi faatafafa. E le gata i lea, o loʻo faʻaauau pea ona siʻitia le manaʻoga mo silicon wafers.

Peita'i, o le alamanuia o le silicon wafer i le lalolagi atoa e matuā fa'apitoa lava, ma e silia ma le 85% o le sea o le maketi e pulea e le au fa'atau oloa sili e to'alima, e pei ona fa'aalia i lalo:

• Kemikolo Shin-Etsu (Iapani)

• SUMCO (Iapani)

• Wafers Fa'alelalolagi

• Siltronic (Siamani)

• SK Siltron (Korea i Saute)

O lenei oligopoly ua mafua ai ona faalagolago tele Saina i monocrystalline silicon wafers mai fafo, lea ua avea ma se tasi o faafitauli autu e faatapulaaina ai le atinaeina o le alamanuia o le integrated circuit a le atunuu.

Ina ia foia luitau o loʻo i ai nei i le vaega o gaosiga o le semiconductor silicon monocrystal, o le teu faʻafaigaluega i suʻesuʻega ma atinaʻe faʻapea ma le faʻamalosia o agavaʻa gaosiga i totonu o le atunuʻu o se filifiliga e le maalofia.

2. Aotelega o le Monocrystalline Silicon Material

O le monocrystalline silicon o le faavae lea o le alamanuia o le integrated circuit. I le taimi nei, e silia ma le 90% o IC chips ma masini eletise e gaosia e faʻaaogaina ai le monocrystalline silicon o le mea autu. O le manaʻoga lautele mo le monocrystalline silicon ma ona faʻaoga eseese i alamanuia e mafai ona mafua mai i ni mea se tele:

1. Saogalemu ma le Fa'auo i le SiosiomagaE tele le silicon i le pa'u o le Lalolagi, e le oona, ma e le afaina ai le siosiomaga.

2. Puipuiga eletiseE masani ona iai i le silicon ni uiga fa'aeletise e tete'e atu ai i le vevela, ma a fa'avevela, e fausia ai se vaega puipuia o le silicon dioxide, lea e puipuia lelei ai le leiloa o le eletise.

3. Tekonolosi Tuputupu Aʻe MatuaO le talafaasolopito umi o le atinaʻeina o tekinolosi i faiga o le tuputupu aʻe o le silicon ua sili atu ona faigata nai lo isi mea semiconductor.

O nei mea uma e tuʻufaʻatasi ai e tumau ai le monocrystalline silicon i le taʻimua i le alamanuia, ma avea ai ma mea e lē mafai ona suia e isi meafaitino.

I le tulaga o le fausaga o le tioata, o le monocrystalline silicon o se mea e faia mai i atomu o le silicon e fa'atulaga i totonu o se fa'asologa fa'asolosolo, e fausia ai se fausaga faifai pea. O le fa'avae lea o le alamanuia o le gaosiga o chips.

O le ata o loʻo mulimuli mai o loʻo faʻaalia ai le faagasologa atoa o le sauniuniga o le monocrystalline silicon:

Aotelega o le Fa'agasologa:
E maua mai le monocrystalline silicon mai le silicon ore e ala i se faasologa o laasaga faamamaina. Muamua, e maua mai le polycrystalline silicon, ona totoina lea i totonu o se monocrystalline silicon ingot i totonu o se ogaumu tuputupu aʻe tioata. A maeʻa lena, ona tipiina lea, faʻapulusaina, ma faʻagasolo i totonu o ni silicon wafers e talafeagai mo le gaosiga o chips.

E masani ona vaevaeina apa silikoni i ni vaega se lua:vasega photovoltaicmavasega semiconductor. O nei ituaiga e lua e eseese tele lava i lo latou fausaga, mama, ma le tulaga lelei o le fogaeleele.

• Wafers vasega semiconductore matuā maualuga lava le mama e oo atu i le 99.999999999%, ma e matuā manaʻomia lava ona monocrystalline.

• Wafers vasega photovoltaice itiiti le mama, ma le maualuga o le mama e amata mai le 99.99% i le 99.9999%, ma e leai ni mana'oga faigata mo le lelei o le kirisitala.

E le gata i lea, o wafers semiconductor-grade e manaʻomia ai le lamolemole ma le mama o luga nai lo wafers photovoltaic-grade. O tulaga faatonuina maualuluga mo wafers semiconductor e faateleina ai le faigata o latou sauniuniga ma lo latou taua mulimuli ane i faʻaoga.

O le siata o loʻo mulimuli mai o loʻo faʻamatalaina ai le alualu i luma o faʻamatalaga o le semiconductor wafer, lea ua faʻateleina mai le amataga o le 4-inisi (100mm) ma le 6-inisi (150mm) wafers i le 8-inisi (200mm) ma le 12-inisi (300mm) wafers o loʻo iai nei.

I le sauniuniga moni o le silicon monocrystal, e eseese le tele o le wafer e faʻatatau i le ituaiga o faʻaoga ma le tau. Mo se faʻataʻitaʻiga, e masani ona faʻaaogaina e memory chips ni wafer e 12-inisi, ae o masini eletise e masani ona faʻaaogaina ni wafer e 8-inisi.

I se aotelega, o le alualu i luma o le tele o le wafer o le taunuuga lea o le Tulafono a Moore ma mea tau tamaoaiga. O le tele o le wafer e mafai ai ona tuputupu aʻe le tele o le silicon e mafai ona faʻaaogaina i lalo o tulaga faʻagasologa tutusa, ma faʻaitiitia ai tau o le gaosiga ae faʻaitiitia ai otaota mai pito o le wafer.

I le avea ai ma se mea taua i le atinaʻeina o tekinolosi faʻaonaponei, o semiconductor silicon wafers, e ala i faiga saʻo e pei o le photolithography ma le ion implantation, e mafai ai ona gaosia masini eletise eseese, e aofia ai rectifiers malolosi, transistors, bipolar junction transistors, ma masini switching. O nei masini e taua tele i vaega e pei o le atamai faʻapitoa, fesoʻotaʻiga 5G, eletise taʻavale, le Initaneti o Mea, ma le vaʻalele, ma avea ai ma maa autu o le atinaʻeina o le tamaoaiga o le atunuʻu ma le faʻafouga faʻatekonolosi.

3. Tekonolosi o le Tuputupu Aʻe o le Monocrystalline Silicon

O leMetotia Czochralski (CZ)o se faiga lelei mo le tosoina o mea monocrystalline maualuga le lelei mai le liusuavai. Na fautuaina e Jan Czochralski i le 1917, o lenei metotia ua lauiloa foi o leTosoina o le Kilisitalametotia.

I le taimi nei, o le metotia CZ o loʻo faʻaaogaina lautele i le sauniaina o mea eseese o le semiconductor. E tusa ai ma fuainumera e leʻi maeʻa, e tusa ma le 98% o vaega eletise e faia mai le monocrystalline silicon, ma le 85% o nei vaega e gaosia e faʻaaoga ai le metotia CZ.

E sili ona fiafia i ai le metotia CZ ona o lona tulaga lelei tele o le tioata, le tele e mafai ona pulea, le vave o le tuputupu aʻe, ma le maualuga o le lelei o le gaosiga. O nei uiga e avea ai le CZ monocrystalline silicon ma mea e sili ona fiafia i ai mo le faʻafetauiina o le manaʻoga maualuga ma le tele o le gaosiga i le alamanuia eletise.

O le mataupu faavae o le tuputupu aʻe o le CZ monocrystalline silicon e faapea:

E manaʻomia e le faiga CZ le vevela maualuga, se masini e leai se masini e faʻamama ai le ea, ma se siosiomaga tapuni. O meafaigaluega autū mo lenei faiga o leogaumu tuputupu aʻe tioata, lea e faafaigofieina ai nei tulaga.

O le ata o loʻo mulimuli mai o loʻo faʻaalia ai le fausaga o se ogaumu tuputupu aʻe tioata.

I le faiga CZ, e tu'u le silicon mama i totonu o se ulo, fa'a'asu, ma fa'aofi se fatu tioata i totonu o le silicon ua fa'a'asu. I le puleaina lelei o mea e pei o le vevela, le saoasaoa o le tosoina, ma le saoasaoa o le viliina o le ulo, o atoms po'o molecules i le va o le fatu tioata ma le silicon ua fa'a'asu e toe fa'atulaga pea, ma fa'ama'a'a a'o fa'amālūlūina le faiga ma iu ai ina fausia se tasi tioata.

O lenei metotia o le tuputupu aʻe o le tioata e maua ai le monocrystalline silicon e maualuga le tulaga lelei, e tele le lautele ma ni faʻatulagaga faʻapitoa o tioata.

O le faagasologa o le tuputupu aʻe e aofia ai ni nai laasaga taua, e aofia ai:

1. Tatala ma Utaina: Aveese le tioata ma fa'amamā lelei le ogaumu ma vaega mai mea leaga e pei o le kuata, karapiti, po'o isi mea leaga.

2. Fa'amama ma le Fa'aliusuavaiE fa'aliliuina le masini i se masini e leai se ea (vacuum), ona sosoo ai lea ma le fa'aofiina o le kesi argon ma le fa'avevela o le silicon charge.

3. Tosoina o le Kilisitala: E tu'u ifo le kirisitala o le fatu i totonu o le silicon ua liusuavai, ma e pulea ma le fa'aeteete le vevela o le va'aiga ina ia mautinoa le lelei o le kirisitala.

4. Puleaina o Tau'au ma le DiameterA o tuputupu aʻe le tioata, e mataʻituina ma le faʻaeteete lona lautele ma fetuʻunaʻi ina ia mautinoa le tuputupu aʻe tutusa.

5. Fa'ai'uga o le Tuputupu A'e ma le Tapunia o le Ogaumu: O le taimi lava e ausia ai le telē o le tioata e manaʻomia, ona tape lea o le ogaumu, ma aveese le tioata.

O la'asaga auiliili o lenei faiga e fa'amautinoa ai le fatuina o monocrystals e maualuga le tulaga lelei, e aunoa ma ni fa'aletonu e talafeagai mo le gaosiga o semiconductor.

4. Luʻitau i le Gaosiga o le Monocrystalline Silicon

O se tasi o luʻitau autū i le gaosia o monocrystals semiconductor tetele e taoto i le faatoilaloina o faʻalavelave faʻapitoa i le taimi o le faagasologa o le tuputupu aʻe, aemaise lava i le vavaloina ma le puleaina o faʻaletonu o le tioata:

1. Tulaga Lelei o le Monocrystal ma le Maualalo o le GaosigaA o faʻateleina le lapoʻa o le silicon monocrystals, e faʻateleina foʻi le lavelave o le siosiomaga tuputupu aʻe, ma faigata ai ona pulea mea e pei o le vevela, tafe, ma le magnetic fields. E faigata ai le galuega o le ausiaina o le lelei tutusa ma le maualuga o le seleselega.

2. Faiga o le Pulea Lē MautūO le faagasologa o le tuputupu aʻe o semiconductor silicon monocrystals e matuā lavelave lava, faatasi ai ma le tele o fanua faaletino e fegalegaleai, ma mafua ai ona le mautu le saʻo o le pulea ma mafua ai ona maualalo le maua o oloa. O fuafuaga pulea o loʻo iai nei e taulaʻi tele i fua faʻatatau o le tioata, ae o le lelei e fetuʻunaʻi pea e faʻatatau i le poto masani faʻatino, ma faigata ai ona ausia manaʻoga mo le gaosiga o micro ma nano i totonu o IC chips.

Ina ia foia nei luʻitau, e manaʻomia vave le atinaʻeina o metotia o le mataituina ma le vavaloina i le taimi moni, i luga ole laiga mo le lelei o le kirisitala, faatasi ai ma le faʻaleleia atili o faiga faʻatonutonu ina ia mautinoa le gaosiga mautu ma le maualuga o monocrystals tetele mo le faʻaaogaina i matagaluega tuʻufaʻatasi.