తాజాగా పెరిగిన సింగిల్ క్రిస్టల్స్

ఒకే స్ఫటికాలు ప్రకృతిలో చాలా అరుదుగా ఉంటాయి మరియు అవి సంభవించినప్పుడు కూడా, అవి సాధారణంగా చాలా చిన్నవిగా ఉంటాయి - సాధారణంగా మిల్లీమీటర్ (మిమీ) స్కేల్‌లో - మరియు పొందడం కష్టం. నివేదించబడిన వజ్రాలు, పచ్చలు, అగేట్‌లు మొదలైనవి సాధారణంగా మార్కెట్ ప్రసరణలోకి ప్రవేశించవు, పారిశ్రామిక అనువర్తనాల గురించి చెప్పనవసరం లేదు; చాలా వరకు ప్రదర్శన కోసం మ్యూజియంలలో ప్రదర్శించబడతాయి. అయితే, కొన్ని సింగిల్ స్ఫటికాలు గణనీయమైన పారిశ్రామిక విలువను కలిగి ఉన్నాయి, ఉదాహరణకు ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ పరిశ్రమలో సింగిల్-క్రిస్టల్ సిలికాన్, ఆప్టికల్ లెన్స్‌లలో సాధారణంగా ఉపయోగించే నీలమణి మరియు మూడవ తరం సెమీకండక్టర్లలో ఊపందుకుంటున్న సిలికాన్ కార్బైడ్. ఈ సింగిల్ స్ఫటికాలను పారిశ్రామికంగా భారీగా ఉత్పత్తి చేయగల సామర్థ్యం పారిశ్రామిక మరియు శాస్త్రీయ సాంకేతికతలో బలాన్ని సూచించడమే కాకుండా సంపదకు చిహ్నంగా కూడా ఉంది. పరిశ్రమలో సింగిల్ క్రిస్టల్ ఉత్పత్తికి ప్రాథమిక అవసరం పెద్ద పరిమాణం, ఎందుకంటే ఇది ఖర్చులను మరింత సమర్థవంతంగా తగ్గించడానికి కీలకం. మార్కెట్లో సాధారణంగా ఎదుర్కొనే కొన్ని సింగిల్ స్ఫటికాలు క్రింద ఉన్నాయి:

1. నీలమణి సింగిల్ క్రిస్టల్
నీలమణి సింగిల్ క్రిస్టల్ అనేది α-Al₂O₃ని సూచిస్తుంది, ఇది షట్కోణ క్రిస్టల్ వ్యవస్థ, 9 మోహ్స్ కాఠిన్యం మరియు స్థిరమైన రసాయన లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. ఇది ఆమ్ల లేదా ఆల్కలీన్ తినివేయు ద్రవాలలో కరగదు, అధిక ఉష్ణోగ్రతలకు నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది మరియు అద్భుతమైన కాంతి ప్రసారం, ఉష్ణ వాహకత మరియు విద్యుత్ ఇన్సులేషన్‌ను ప్రదర్శిస్తుంది.

స్ఫటికంలోని Al అయాన్లను Ti మరియు Fe అయాన్లతో భర్తీ చేస్తే, స్ఫటికం నీలం రంగులో కనిపిస్తుంది మరియు దీనిని నీలమణి అంటారు. Cr అయాన్లతో భర్తీ చేస్తే, అది ఎరుపు రంగులో కనిపిస్తుంది మరియు దీనిని రూబీ అంటారు. అయితే, పారిశ్రామిక నీలమణి స్వచ్ఛమైన α-Al₂O₃, రంగులేనిది మరియు పారదర్శకంగా, మలినాలు లేకుండా ఉంటుంది.

పారిశ్రామిక నీలమణి సాధారణంగా 400–700 μm మందం మరియు 4–8 అంగుళాల వ్యాసం కలిగిన పొరల రూపాన్ని తీసుకుంటుంది. వీటిని వేఫర్‌లు అని పిలుస్తారు మరియు క్రిస్టల్ కడ్డీల నుండి కత్తిరించబడతాయి. క్రింద చూపబడినది ఒకే క్రిస్టల్ ఫర్నేస్ నుండి తాజాగా తీసిన కడ్డీ, ఇంకా పాలిష్ చేయబడలేదు లేదా కత్తిరించబడలేదు.

2018లో, ఇన్నర్ మంగోలియాలోని జింగ్‌హుయ్ ఎలక్ట్రానిక్ కంపెనీ ప్రపంచంలోనే అతిపెద్ద 450 కిలోల అల్ట్రా-లార్జ్-సైజ్ నీలమణి క్రిస్టల్‌ను విజయవంతంగా పెంచింది. ప్రపంచవ్యాప్తంగా మునుపటి అతిపెద్ద నీలమణి క్రిస్టల్ రష్యాలో ఉత్పత్తి చేయబడిన 350 కిలోల క్రిస్టల్. చిత్రంలో చూసినట్లుగా, ఈ క్రిస్టల్ సాధారణ ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటుంది, పూర్తిగా పారదర్శకంగా ఉంటుంది, పగుళ్లు మరియు ధాన్యాల సరిహద్దులు లేకుండా ఉంటుంది మరియు కొన్ని బుడగలు కలిగి ఉంటుంది.

2. సింగిల్-క్రిస్టల్ సిలికాన్
ప్రస్తుతం, ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ చిప్‌ల కోసం ఉపయోగించే సింగిల్-క్రిస్టల్ సిలికాన్ 99.99999999% నుండి 99.9999999999% (9–11 తొమ్మిది) స్వచ్ఛతను కలిగి ఉంది మరియు 420 కిలోల సిలికాన్ ఇంగోట్ వజ్రం లాంటి పరిపూర్ణ నిర్మాణాన్ని నిర్వహించాలి. ప్రకృతిలో, ఒక క్యారెట్ (200 mg) వజ్రం కూడా చాలా అరుదు.

ప్రపంచవ్యాప్తంగా సింగిల్-క్రిస్టల్ సిలికాన్ ఇంగోట్స్ ఉత్పత్తిలో ఐదు ప్రధాన కంపెనీలు ఆధిపత్యం చెలాయిస్తున్నాయి: జపాన్‌కు చెందిన షిన్-ఎట్సు (28.0%), జపాన్‌కు చెందిన SUMCO (21.9%), తైవాన్‌కు చెందిన గ్లోబల్‌వేఫర్స్ (15.1%), దక్షిణ కొరియాకు చెందిన SK సిల్ట్రాన్ (11.6%), మరియు జర్మనీకి చెందిన సిల్ట్రానిక్ (11.3%). చైనా ప్రధాన భూభాగంలో అతిపెద్ద సెమీకండక్టర్ వేఫర్ తయారీదారు అయిన NSIG కూడా మార్కెట్ వాటాలో దాదాపు 2.3% మాత్రమే కలిగి ఉంది. అయినప్పటికీ, కొత్తగా వచ్చిన వ్యక్తిగా, దాని సామర్థ్యాన్ని తక్కువ అంచనా వేయకూడదు. 2024లో, NSIG ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌ల కోసం 300 mm సిలికాన్ వేఫర్ ఉత్పత్తిని అప్‌గ్రేడ్ చేసే ప్రాజెక్ట్‌లో పెట్టుబడి పెట్టాలని యోచిస్తోంది, మొత్తం పెట్టుబడి ¥13.2 బిలియన్లు.

చిప్స్‌కు ముడి పదార్థంగా, అధిక-స్పష్టత కలిగిన సింగిల్-క్రిస్టల్ సిలికాన్ ఇంగోట్‌లు 6-అంగుళాల నుండి 12-అంగుళాల వ్యాసం వరకు అభివృద్ధి చెందుతున్నాయి. TSMC మరియు గ్లోబల్‌ఫౌండ్రీస్ వంటి ప్రముఖ అంతర్జాతీయ చిప్ ఫౌండ్రీలు 12-అంగుళాల సిలికాన్ వేఫర్‌ల నుండి చిప్‌లను మార్కెట్ ప్రధాన స్రవంతిలోకి తీసుకువస్తున్నాయి, అయితే 8-అంగుళాల వేఫర్‌లను క్రమంగా తొలగిస్తున్నారు. దేశీయ నాయకుడు SMIC ఇప్పటికీ ప్రధానంగా 6-అంగుళాల వేఫర్‌లను ఉపయోగిస్తోంది. ప్రస్తుతం, జపాన్‌కు చెందిన SUMCO మాత్రమే అధిక-స్పష్టత కలిగిన 12-అంగుళాల వేఫర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లను ఉత్పత్తి చేయగలదు.

3. గాలియం ఆర్సెనైడ్
గాలియం ఆర్సెనైడ్ (GaAs) పొరలు ఒక ముఖ్యమైన సెమీకండక్టర్ పదార్థం, మరియు వాటి పరిమాణం తయారీ ప్రక్రియలో కీలకమైన పరామితి.

ప్రస్తుతం, GaAs వేఫర్‌లు సాధారణంగా 2 అంగుళాలు, 3 అంగుళాలు, 4 అంగుళాలు, 6 అంగుళాలు, 8 అంగుళాలు మరియు 12 అంగుళాల పరిమాణాలలో ఉత్పత్తి చేయబడుతున్నాయి. వీటిలో, 6-అంగుళాల వేఫర్‌లు అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే స్పెసిఫికేషన్‌లలో ఒకటి.

క్షితిజసమాంతర బ్రిడ్జ్‌మ్యాన్ (HB) పద్ధతి ద్వారా పెంచబడిన సింగిల్ క్రిస్టల్‌ల గరిష్ట వ్యాసం సాధారణంగా 3 అంగుళాలు, అయితే లిక్విడ్-ఎన్‌క్యాప్సులేటెడ్ జోక్రాల్స్కీ (LEC) పద్ధతి 12 అంగుళాల వ్యాసం కలిగిన సింగిల్ క్రిస్టల్‌లను ఉత్పత్తి చేయగలదు. అయితే, LEC పెరుగుదలకు అధిక పరికరాల ఖర్చులు అవసరం మరియు ఏకరూపత లేని మరియు అధిక డిస్‌లోకేషన్ సాంద్రత కలిగిన స్ఫటికాలను ఇస్తుంది. వర్టికల్ గ్రేడియంట్ ఫ్రీజ్ (VGF) మరియు వర్టికల్ బ్రిడ్జ్‌మ్యాన్ (VB) పద్ధతులు ప్రస్తుతం సాపేక్షంగా ఏకరీతి నిర్మాణం మరియు తక్కువ డిస్‌లోకేషన్ సాంద్రతతో 8 అంగుళాల వ్యాసం కలిగిన సింగిల్ క్రిస్టల్‌లను ఉత్పత్తి చేయగలవు.

4-అంగుళాల మరియు 6-అంగుళాల సెమీ-ఇన్సులేటింగ్ GaAs పాలిష్ చేసిన వేఫర్‌ల ఉత్పత్తి సాంకేతికతను ప్రధానంగా మూడు కంపెనీలు స్వాధీనం చేసుకున్నాయి: జపాన్‌కు చెందిన సుమిటోమో ఎలక్ట్రిక్ ఇండస్ట్రీస్, జర్మనీకి చెందిన ఫ్రీబెర్గర్ కాంపౌండ్ మెటీరియల్స్ మరియు USA యొక్క AXT. 2015 నాటికి, 6-అంగుళాల సబ్‌స్ట్రేట్‌లు ఇప్పటికే మార్కెట్ వాటాలో 90% కంటే ఎక్కువ వాటాను కలిగి ఉన్నాయి.

2019లో, గ్లోబల్ GaAs సబ్‌స్ట్రేట్ మార్కెట్‌ను ఫ్రీబెర్గర్, సుమిటోమో మరియు బీజింగ్ టోంగ్‌మీలు వరుసగా 28%, 21% మరియు 13% మార్కెట్ వాటాలతో ఆధిపత్యం చెలాయించాయి. కన్సల్టింగ్ సంస్థ యోల్ అంచనాల ప్రకారం, GaAs సబ్‌స్ట్రేట్‌ల ప్రపంచ అమ్మకాలు (2-అంగుళాల సమానమైనవిగా మార్చబడ్డాయి) 2019లో సుమారు 20 మిలియన్ ముక్కలకు చేరుకున్నాయి మరియు 2025 నాటికి 35 మిలియన్ ముక్కలను మించిపోతాయని అంచనా. గ్లోబల్ GaAs సబ్‌స్ట్రేట్ మార్కెట్ 2019లో దాదాపు $200 మిలియన్లుగా ఉంది మరియు 2025 నాటికి $348 మిలియన్లకు చేరుకుంటుందని అంచనా వేయబడింది, 2019 నుండి 2025 వరకు 9.67% సమ్మేళనం వార్షిక వృద్ధి రేటు (CAGR) ఉంటుంది.

4. సిలికాన్ కార్బైడ్ సింగిల్ క్రిస్టల్
ప్రస్తుతం, మార్కెట్ 2-అంగుళాల మరియు 3-అంగుళాల వ్యాసం కలిగిన సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) సింగిల్ క్రిస్టల్‌ల పెరుగుదలకు పూర్తిగా మద్దతు ఇవ్వగలదు. అనేక కంపెనీలు 4-అంగుళాల 4H-రకం SiC సింగిల్ క్రిస్టల్‌ల విజయవంతమైన వృద్ధిని నివేదించాయి, ఇది SiC క్రిస్టల్ గ్రోత్ టెక్నాలజీలో చైనా ప్రపంచ స్థాయి స్థాయిలను సాధించడాన్ని సూచిస్తుంది. అయితే, వాణిజ్యీకరణకు ముందు ఇప్పటికీ గణనీయమైన అంతరం ఉంది.

సాధారణంగా, ద్రవ-దశ పద్ధతుల ద్వారా పెంచబడిన SiC కడ్డీలు సాపేక్షంగా చిన్నవిగా ఉంటాయి, సెంటీమీటర్ స్థాయిలో మందం ఉంటుంది. SiC వేఫర్‌ల అధిక ధరకు ఇది కూడా ఒక కారణం.

XKH నీలమణి, సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC), సిలికాన్ వేఫర్‌లు మరియు సిరామిక్‌లతో సహా కోర్ సెమీకండక్టర్ పదార్థాల R&D మరియు అనుకూలీకరించిన ప్రాసెసింగ్‌లో ప్రత్యేకత కలిగి ఉంది, ఇది క్రిస్టల్ పెరుగుదల నుండి ఖచ్చితమైన మ్యాచింగ్ వరకు పూర్తి విలువ గొలుసును కవర్ చేస్తుంది. ఇంటిగ్రేటెడ్ ఇండస్ట్రియల్ సామర్థ్యాలను ఉపయోగించుకుంటూ, మేము అధిక-పనితీరు గల నీలమణి వేఫర్‌లు, సిలికాన్ కార్బైడ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లు మరియు అల్ట్రా-హై-ప్యూరిటీ సిలికాన్ వేఫర్‌లను అందిస్తాము, లేజర్ సిస్టమ్‌లు, సెమీకండక్టర్ ఫ్యాబ్రికేషన్ మరియు పునరుత్పాదక ఇంధన అనువర్తనాల్లో తీవ్రమైన పర్యావరణ డిమాండ్‌లను తీర్చడానికి కస్టమ్ కటింగ్, ఉపరితల పూత మరియు సంక్లిష్ట జ్యామితి ఫ్యాబ్రికేషన్ వంటి అనుకూలీకరించిన పరిష్కారాల ద్వారా మద్దతు ఇవ్వబడుతుంది.

నాణ్యతా ప్రమాణాలకు కట్టుబడి, మా ఉత్పత్తులు మైక్రాన్-స్థాయి ఖచ్చితత్వం, >1500°C ఉష్ణ స్థిరత్వం మరియు అత్యుత్తమ తుప్పు నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి, కఠినమైన ఆపరేటింగ్ పరిస్థితుల్లో విశ్వసనీయతను నిర్ధారిస్తాయి. అదనంగా, మేము క్వార్ట్జ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లు, మెటల్/నాన్-మెటాలిక్ మెటీరియల్స్ మరియు ఇతర సెమీకండక్టర్-గ్రేడ్ భాగాలను సరఫరా చేస్తాము, పరిశ్రమల అంతటా క్లయింట్‌లకు ప్రోటోటైపింగ్ నుండి భారీ ఉత్పత్తికి సజావుగా పరివర్తన చెందడానికి వీలు కల్పిస్తాము.