半導体材料の繰り返しは 人間の技術進歩の境界線を 直接定義しています 半導体材料の繰り返しは 人間の技術進歩の境界線を 直接定義しています第1世代のシリコンベースの半導体から 今日の第4世代の超広帯域材料までコミュニケーション,エネルギー,コンピューティング,その他の分野における 飛躍的な発展を促しています
半導体材料の4つの世代の 特性と代用論理を分析することで5代目の半導体の方向性を推測し この分野における中国の突破の道を議論することができます.
特徴:シリコン (Si) やゲルマニアム (Ge) などの基本的な半導体で表現され,低コスト,成熟した処理,高い信頼性などの利点がありました.比較的狭い帯域 (Si: 1.12 eV,Ge: 0.67 eV) で,電圧抵抗が低下し,高周波性能が不十分である.
応用:集積回路 太陽電池 低電圧低周波装置
代替理由:通信や光電子機器における高周波および高温性能の需要が急増するにつれて,シリコンベースの材料はもはや要求を満たすことができなかった.
複合 半導体 の "光電子 革命"
特徴:III-V化合物半導体,ガリウムアルセニード (GaAs) とインディアム・フォスフィード (InP)この材料は,より広い帯域間隔 (GaAs: 1.42 eV) と高い電子移動性を備えており,高周波および光電子アプリケーションに適しています.
応用:5G RFデバイス レーザー 衛星通信
課題材料の乏しさ (例えばインディアムの豊富さは0.001%のみ) と高コストの製造で,有毒な元素 (アルゼンチンなど) が関与している.
代替理由:新しいエネルギーと高電圧電源機器の出現により,さらに高い電圧抵抗と効率が求められ,広帯域材料の出現を促した.
広帯域 材料 の"エネルギー 革命"
特徴:シリコンカービード (SiC) とガリウムナイトリド (GaN) を中心に,これらの材料は,大幅に広い帯域 (SiC: 3.2 eV,GaN: 3.4 eV),高分解電場,高熱伝導性高周波の性能が優れています
応用:新エネルギー自動車の電気駆動システム 太陽光インバーター 5Gベースステーション
利点:シリコンベースのデバイスと比較して エネルギー消費量を50%以上削減し デバイスの容量を70%削減します
代替理由:人工知能や量子コンピューティングなどの新興分野は,より高い性能を持つ材料を必要とし,超幅帯隙材料の出現につながりました
超 幅 の 帯域 隙 の 材料 の "極端 な 突破"
特徴:代表は(Ga2O3) とダイヤモンド (C),これらの材料は帯隙をさらに拡大 (Ga2O3: 4.8 eV),超低導電抵抗,超高電圧抵抗,および重要なコスト削減の可能性を提供します.
応用:超高電圧の電源チップ 紫外線探知器 量子通信装置
突破点ガリウムオキシド装置は8000Vを超える電圧に耐えることができ,SiC装置と比較して効率が3倍になります.
代替論理:コンピューティング能力とエネルギー効率のグローバル需要が 物理的限界に近づくにつれて 新しい材料は 量子規模での性能の飛躍を達成しなければなりません
量子 物質 と 二次元 構造 の"未来 の 計画"
"バンドギャップ拡大+機能統合"の進化の経路が続く場合,第5世代の半導体は次の方向に焦点を当てることができる:
トポロジカル・アイソレーター:
表面上は導電性があるが 内側は隔熱性がある材料ゼロエネルギー損失の電子機器の構築を可能にし,従来の半導体の熱発生のボトルネックを克服する.
2次元素材:
グラフェンやモリブデウム二硫化物 (MoS2) のような材料で 原子レベルの厚さは超高周波応答を可能にし 柔軟な電子機器の可能性も高めます
量子点と光子結晶
エネルギー帯構造を調節するために量子封鎖効果を利用し,光,電気,熱の多機能統合を達成します
生物半導体:
DNAやタンパク質を基に自作する材料で,生物学的システムと電子回路の両方に互換性がある.
主要な推進力:
人工知能や脳コンピュータインターフェース 室温超伝導性など半導体の進化を推進しています.
"追う"こと から "並んで 走る"こと
技術の進歩と産業連鎖の展開
3世代半導体:
中国では8インチのSiC基板の大量生産を達成し BYDのような自動車メーカーが自動車級のSiC MOSFETを成功裏に導入しています
第4世代の半導体
西安郵便通信大学やCETC46研究所のような機関が 8インチガリウム酸化物 精製技術に突破し 世界トップの企業に 加盟しました
政策と資本支援
国家"第14五年計画"では,第3世代の半導体が重要な分野として指定されています.
地方自治体は数十億ドル相当の産業基金を設立しました
2024年のトップ10の技術進歩では 6 センチ8 インチのGaNデバイスやガリウムオキシドトランジスタなどの成果が認められ,サプライチェーンの完全な突破を示しています.
技術的なボトルネック
材料の準備:
大径の単結晶の成長率は低い (例えば,ガリウム酸化物は裂けやすい),欠陥制御は非常に困難である.
装置の信頼性:
高周波および高電圧条件下での寿命試験の基準はまだ完全に確立されていないし,自動車グレードの認証は長い.
産業連鎖の欠陥
輸入された高級機器への依存:
例えば,SiC結晶増殖炉の国内生産率は20%未満です.
弱いアプリケーションエコシステム:
下流企業は依然として輸入機器を好むが,国内での代替には政策の指導が必要である.
戦略的開発アプローチ
私は産業・大学・研究協力
半導体の第三世代同盟のようなモデルから学び"大学 (チェ江大学・寧波工科大学など) と企業間の協力を通じて,共同でコア技術を取り組む".
差別化された競争
新しいエネルギーや量子通信などの 増進的な市場に焦点を当てて 伝統的な産業巨人と 直接的な対決を避けます
才能の育成
海外から優秀な学者を引き付けるための特別基金を設立し"チップ科学と技術"などの分野の開発を促進する.
シリコンからガリウム酸化物まで 半導体の進化は 物理学の限界に挑戦する 人類の物語です
中国が4世代半導体の機会を掴み 5世代材料の戦略的な位置付けをすれば世界的な技術競争で"レーン変更の超え"を達成するかもしれない.
学者ヤン・デレンが言ったように "真の革新には 未踏の道を歩む勇気が必要です"
この道では 政策や資本や技術の共鳴が 中国の半導体産業の未来と 星や海への旅を決定します
半導体材料の繰り返しは 人間の技術進歩の境界線を 直接定義しています 半導体材料の繰り返しは 人間の技術進歩の境界線を 直接定義しています第1世代のシリコンベースの半導体から 今日の第4世代の超広帯域材料までコミュニケーション,エネルギー,コンピューティング,その他の分野における 飛躍的な発展を促しています
半導体材料の4つの世代の 特性と代用論理を分析することで5代目の半導体の方向性を推測し この分野における中国の突破の道を議論することができます.
特徴:シリコン (Si) やゲルマニアム (Ge) などの基本的な半導体で表現され,低コスト,成熟した処理,高い信頼性などの利点がありました.比較的狭い帯域 (Si: 1.12 eV,Ge: 0.67 eV) で,電圧抵抗が低下し,高周波性能が不十分である.
応用:集積回路 太陽電池 低電圧低周波装置
代替理由:通信や光電子機器における高周波および高温性能の需要が急増するにつれて,シリコンベースの材料はもはや要求を満たすことができなかった.
複合 半導体 の "光電子 革命"
特徴:III-V化合物半導体,ガリウムアルセニード (GaAs) とインディアム・フォスフィード (InP)この材料は,より広い帯域間隔 (GaAs: 1.42 eV) と高い電子移動性を備えており,高周波および光電子アプリケーションに適しています.
応用:5G RFデバイス レーザー 衛星通信
課題材料の乏しさ (例えばインディアムの豊富さは0.001%のみ) と高コストの製造で,有毒な元素 (アルゼンチンなど) が関与している.
代替理由:新しいエネルギーと高電圧電源機器の出現により,さらに高い電圧抵抗と効率が求められ,広帯域材料の出現を促した.
広帯域 材料 の"エネルギー 革命"
特徴:シリコンカービード (SiC) とガリウムナイトリド (GaN) を中心に,これらの材料は,大幅に広い帯域 (SiC: 3.2 eV,GaN: 3.4 eV),高分解電場,高熱伝導性高周波の性能が優れています
応用:新エネルギー自動車の電気駆動システム 太陽光インバーター 5Gベースステーション
利点:シリコンベースのデバイスと比較して エネルギー消費量を50%以上削減し デバイスの容量を70%削減します
代替理由:人工知能や量子コンピューティングなどの新興分野は,より高い性能を持つ材料を必要とし,超幅帯隙材料の出現につながりました
超 幅 の 帯域 隙 の 材料 の "極端 な 突破"
特徴:代表は(Ga2O3) とダイヤモンド (C),これらの材料は帯隙をさらに拡大 (Ga2O3: 4.8 eV),超低導電抵抗,超高電圧抵抗,および重要なコスト削減の可能性を提供します.
応用:超高電圧の電源チップ 紫外線探知器 量子通信装置
突破点ガリウムオキシド装置は8000Vを超える電圧に耐えることができ,SiC装置と比較して効率が3倍になります.
代替論理:コンピューティング能力とエネルギー効率のグローバル需要が 物理的限界に近づくにつれて 新しい材料は 量子規模での性能の飛躍を達成しなければなりません
量子 物質 と 二次元 構造 の"未来 の 計画"
"バンドギャップ拡大+機能統合"の進化の経路が続く場合,第5世代の半導体は次の方向に焦点を当てることができる:
トポロジカル・アイソレーター:
表面上は導電性があるが 内側は隔熱性がある材料ゼロエネルギー損失の電子機器の構築を可能にし,従来の半導体の熱発生のボトルネックを克服する.
2次元素材:
グラフェンやモリブデウム二硫化物 (MoS2) のような材料で 原子レベルの厚さは超高周波応答を可能にし 柔軟な電子機器の可能性も高めます
量子点と光子結晶
エネルギー帯構造を調節するために量子封鎖効果を利用し,光,電気,熱の多機能統合を達成します
生物半導体:
DNAやタンパク質を基に自作する材料で,生物学的システムと電子回路の両方に互換性がある.
主要な推進力:
人工知能や脳コンピュータインターフェース 室温超伝導性など半導体の進化を推進しています.
"追う"こと から "並んで 走る"こと
技術の進歩と産業連鎖の展開
3世代半導体:
中国では8インチのSiC基板の大量生産を達成し BYDのような自動車メーカーが自動車級のSiC MOSFETを成功裏に導入しています
第4世代の半導体
西安郵便通信大学やCETC46研究所のような機関が 8インチガリウム酸化物 精製技術に突破し 世界トップの企業に 加盟しました
政策と資本支援
国家"第14五年計画"では,第3世代の半導体が重要な分野として指定されています.
地方自治体は数十億ドル相当の産業基金を設立しました
2024年のトップ10の技術進歩では 6 センチ8 インチのGaNデバイスやガリウムオキシドトランジスタなどの成果が認められ,サプライチェーンの完全な突破を示しています.
技術的なボトルネック
材料の準備:
大径の単結晶の成長率は低い (例えば,ガリウム酸化物は裂けやすい),欠陥制御は非常に困難である.
装置の信頼性:
高周波および高電圧条件下での寿命試験の基準はまだ完全に確立されていないし,自動車グレードの認証は長い.
産業連鎖の欠陥
輸入された高級機器への依存:
例えば,SiC結晶増殖炉の国内生産率は20%未満です.
弱いアプリケーションエコシステム:
下流企業は依然として輸入機器を好むが,国内での代替には政策の指導が必要である.
戦略的開発アプローチ
私は産業・大学・研究協力
半導体の第三世代同盟のようなモデルから学び"大学 (チェ江大学・寧波工科大学など) と企業間の協力を通じて,共同でコア技術を取り組む".
差別化された競争
新しいエネルギーや量子通信などの 増進的な市場に焦点を当てて 伝統的な産業巨人と 直接的な対決を避けます
才能の育成
海外から優秀な学者を引き付けるための特別基金を設立し"チップ科学と技術"などの分野の開発を促進する.
シリコンからガリウム酸化物まで 半導体の進化は 物理学の限界に挑戦する 人類の物語です
中国が4世代半導体の機会を掴み 5世代材料の戦略的な位置付けをすれば世界的な技術競争で"レーン変更の超え"を達成するかもしれない.
学者ヤン・デレンが言ったように "真の革新には 未踏の道を歩む勇気が必要です"
この道では 政策や資本や技術の共鳴が 中国の半導体産業の未来と 星や海への旅を決定します
