Prediksi dan Tantangan Bahan Semikonduktor Generasi Kelima

April 29, 2025

berita perusahaan terbaru tentang Prediksi dan Tantangan Bahan Semikonduktor Generasi Kelima

 

Prediksi dan Tantangan Bahan Semikonduktor Generasi Kelima

 

berita perusahaan terbaru tentang Prediksi dan Tantangan Bahan Semikonduktor Generasi Kelima 0Semikonduktor adalah landasan era informasi, dan iterasi bahan semikonduktor secara langsung menentukan batas kemajuan teknologi manusia.Dari generasi pertama semikonduktor berbasis silikon ke generasi keempat bahan bandgap ultra lebar saat ini, setiap gelombang inovasi telah mendorong perkembangan melompat-lompat di komunikasi, energi, komputasi, dan bidang lainnya.

 


Dengan menganalisis karakteristik dan logika penggantian generasi dari empat generasi bahan semikonduktor,kita dapat menyimpulkan arah yang mungkin untuk generasi kelima semikonduktor dan mendiskusikan jalan terobosan Cina di domain ini.

 

 

I. Karakteristik Empat Generasi Bahan Semikonduktor dan Logika Penggantian Generasi

 

 

Semikonduktor generasi pertama:

 

 

"Era Pendirian" Silikon dan Germaniumberita perusahaan terbaru tentang Prediksi dan Tantangan Bahan Semikonduktor Generasi Kelima 1

  • Karakteristik:Diwakili oleh semikonduktor unsur seperti silikon (Si) dan germanium (Ge), mereka menawarkan keuntungan seperti biaya rendah, pemrosesan matang, dan keandalan yang tinggi.Mereka dibatasi oleh jarak band yang relatif sempit (Si: 1,12 eV, Ge: 0,67 eV), yang mengakibatkan daya tahan tegangan yang buruk dan kinerja frekuensi tinggi yang tidak cukup.

  • Aplikasi:Sirkuit terintegrasi, sel surya, perangkat tegangan rendah dan frekuensi rendah.

  • Alasan Penggantian:Seiring meningkatnya permintaan untuk kinerja frekuensi tinggi dan suhu tinggi dalam komunikasi dan optoelektronika, bahan berbasis silikon tidak lagi dapat memenuhi persyaratan.

 

 

Semikonduktor generasi kedua:

"Revolusi Optoelektronik" Semikonduktor Senyawaberita perusahaan terbaru tentang Prediksi dan Tantangan Bahan Semikonduktor Generasi Kelima 2

  • Karakteristik:Diwakili oleh semikonduktor senyawa III-V seperti gallium arsenide (GaAs) danIndium phosphide (InP), bahan-bahan ini memiliki bandgap yang lebih luas (GaAs: 1.42 eV) dan mobilitas elektron yang tinggi, membuat mereka cocok untuk aplikasi frekuensi tinggi dan optoelektronik.

  • Aplikasi:Perangkat RF 5G, laser, komunikasi satelit.

  • Tantangan:Kekurangan bahan (misalnya, kelimpahan indium hanya 0,001%) dan biaya manufaktur yang tinggi, dengan elemen beracun (seperti arsenik) yang terlibat.

  • Alasan Penggantian:Munculnya energi baru dan peralatan daya tegangan tinggi menuntut resistensi dan efisiensi tegangan yang lebih tinggi, mendorong munculnya bahan bandgap lebar.

 

 

Semikonduktor generasi ketiga:

"Revolusi Energi" Bahan Bandgap Besarberita perusahaan terbaru tentang Prediksi dan Tantangan Bahan Semikonduktor Generasi Kelima 3

  • Karakteristik:Berpusat di sekitar silikon karbida (SiC) dan gallium nitrida (GaN), bahan-bahan ini menawarkan bandgap yang jauh lebih luas (SiC: 3.2 eV, GaN: 3.4 eV), medan listrik pemecahan tinggi,Konduktivitas termal tinggi, dan kinerja frekuensi tinggi yang superior.

  • Aplikasi:Sistem penggerak listrik di kendaraan energi baru, inverter fotovoltaik, stasiun dasar 5G.

  • Keuntungan:Dibandingkan dengan perangkat berbasis silikon, mereka mengurangi konsumsi energi lebih dari 50% dan mengecilkan volume perangkat sebesar 70%.

  • Alasan Penggantian:Bidang yang muncul seperti kecerdasan buatan dan komputasi kuantum menuntut bahan dengan kinerja yang lebih tinggi, yang mengarah pada munculnya bahan bandgap ultra lebar.

 

 

Semikonduktor Generasi Keempat:

"Penemuan Ekstrim" dari Bahan Bandgap Ultra-Lembar

 

  • Karakteristik:Diwakili olehberita perusahaan terbaru tentang Prediksi dan Tantangan Bahan Semikonduktor Generasi Kelima 4(Ga2O3) dan berlian (C), bahan-bahan ini lebih memperluas celah pita (Ga2O3: 4.8 eV), menawarkan ketahanan konduksi ultra-rendah, ketahanan tegangan ultra-tinggi, dan potensi pengurangan biaya yang signifikan.
     

  • Aplikasi:Chip daya tegangan tinggi, detektor UV dalam, perangkat komunikasi kuantum.
     

  • Terobosan:Perangkat gallium oksida dapat menahan tegangan melebihi 8000V, dengan efisiensi tiga kali lipat dibandingkan dengan perangkat SiC.
     

  • Logika Penggantian:Karena permintaan global untuk kekuatan komputasi dan efisiensi energi mendekati batas fisik, bahan baru harus mencapai lompatan kinerja pada skala kuantum.
     

II. Tren untuk Semikonduktor Generasi Kelima:

"Rencana Masa Depan" Materi Kuantum dan Struktur Dua Dimensi
 

Jika jalur evolusi "mengembangkan bandgap + integrasi fungsional" berlanjut, semikonduktor generasi kelima dapat berfokus pada arah berikut:
 

 

berita perusahaan terbaru tentang Prediksi dan Tantangan Bahan Semikonduktor Generasi Kelima 5

 

 

 

Isolator topologis:
Bahan yang konduktif di permukaan tapi mengisolasi di dalam,memungkinkan pembangunan perangkat elektronik dengan kehilangan energi nol dan mengatasi kemacetan produksi panas dari semikonduktor tradisional.

 

 

 

 

 

berita perusahaan terbaru tentang Prediksi dan Tantangan Bahan Semikonduktor Generasi Kelima 6

 

 

 

Bahan Dua Dimensi:
Bahan-bahan seperti graphene dan molybdenum disulfide (MoS2), yang ketebalan tingkat atom memungkinkan respon frekuensi ultra-tinggi dan potensi untuk elektronik fleksibel.

 

 

 

 

 

berita perusahaan terbaru tentang Prediksi dan Tantangan Bahan Semikonduktor Generasi Kelima 7

 

 

 

 

Titik kuantum dan kristal fotonik:
Menggunakan efek penahanan kuantum untuk mengatur struktur pita energi, mencapai integrasi multifungsi cahaya, listrik, dan panas.

 

 

 

 

 

 

 

 

berita perusahaan terbaru tentang Prediksi dan Tantangan Bahan Semikonduktor Generasi Kelima 8

 

 

 

Bio-Semikonduktor:
Bahan yang dirakit sendiri berdasarkan DNA atau protein, kompatibel dengan sistem biologis dan sirkuit elektronik.

 

 

 

 

 

 

 

 

berita perusahaan terbaru tentang Prediksi dan Tantangan Bahan Semikonduktor Generasi Kelima 9

 

 

Kekuatan Penggerak inti:
Permintaan teknologi yang mengganggu, seperti kecerdasan buatan, antarmuka otak-komputer, dan superkonduktivitas suhu kamar,mendorong semikonduktor menuju evolusi cerdas dan bio-kompatibel.

 

 

 

III. Peluang China:

Dari "Mengikuti" ke "Berlari Bersama"

Terobosan Teknologi dan Penyebaran Rantai Industri

  • Semikonduktor generasi ketiga:
    China telah mencapai produksi massal substrat SiC 8 inci, dengan MOSFET SiC kelas otomotif yang berhasil digunakan oleh pembuat mobil seperti BYD.
     

  • Semikonduktor Generasi Keempat:
    Lembaga seperti Universitas Pos dan Telekomunikasi Xi'an dan CETC 46 Institute telah memecahkan teknologi epitaksi gallium oksida 8 inci, bergabung dengan para pemain terkemuka di dunia.

Dukungan Kebijakan dan Modal

  • "Rencana Lima Tahun ke-14" nasional menunjuk semikonduktor generasi ketiga sebagai bidang kunci.
     

  • Pemerintah daerah telah mendirikan dana industri senilai ratusan miliar yuan.
     

  • Dalam 10 Kemajuan Teknologi Terbaik 2024, prestasi seperti perangkat GaN 6 ′′ 8 inci dan transistor gallium oksida diakui, menunjukkan terobosan rantai pasokan penuh.
     

IV. Tantangan dan Jalan menuju Terobosan
 

Masalah Teknis

  • Persiapan bahan:
    Pertumbuhan kristal tunggal berdiameter besar memiliki tingkat hasil yang rendah (misalnya, gallium oxide rentan terhadap retakan) dan pengendalian cacat sangat menantang.

  • Keandalan perangkat:
    Standar untuk pengujian seumur hidup dalam kondisi frekuensi tinggi dan tegangan tinggi belum sepenuhnya ditetapkan, dan sertifikasi kelas otomotif sangat lama.
     

Kekurangan Rantai Industri

  • Ketergantungan pada peralatan canggih yang diimpor:
    Misalnya, tingkat produksi domestik untuk tungku pertumbuhan kristal SiC berada di bawah 20%.

  • Ekosistem Aplikasi Lemah:
    Perusahaan hilir masih lebih memilih perangkat impor; penggantian domestik akan membutuhkan panduan kebijakan.
     

Pendekatan Pembangunan Strategis

  • AkuIndustri-Universitas-Penelitian Kolaborasi:
    Belajar dari model seperti "Aliansi Semikonduktor Generasi Ketiga"," bersama-sama mengatasi teknologi inti melalui kolaborasi antara universitas (seperti Universitas Zhejiang Ningbo Institute of Technology) dan perusahaan.

  • Persaingan yang Berbeda:
    Fokus pada pasar tambahan seperti energi baru dan komunikasi kuantum untuk menghindari konfrontasi langsung dengan raksasa industri tradisional.

  • Budidaya Bakat:
    Menetapkan dana khusus untuk menarik para sarjana top dari luar negeri dan mempromosikan pengembangan disiplin ilmu seperti "Sains dan Teknik Chip".
     


Dari silikon ke gallium oxide, evolusi semikonduktor adalah saga kemanusiaan yang menantang batas fisika.

Jika China bisa memanfaatkan peluang yang disajikan oleh generasi keempat semikonduktor dan secara strategis memposisikan dirinya untuk bahan generasi kelima,mungkin mencapai "pergantian jalur menyalip" dalam perlombaan teknologi global.

Seperti yang dikatakan Akademisi Yang Deren, "Inovasi sejati membutuhkan keberanian untuk menempuh jalan yang belum pernah ditempuh".
Di jalan ini, resonansi kebijakan, modal, dan teknologi akan menentukan masa depan industri semikonduktor China dan perjalanannya menuju bintang-bintang dan laut.