Wrth i ddwysedd transistor IC ddod yn agosach at y terfyn ffisegol, mae'n dod yn fwyfwy anodd gwella perfformiad IC trwy wella'r broses weithgynhyrchu yn unig. O ran sut i ddatblygu'r cyfnod ôl-Moore o ddiwydiant IC, mae'r byd wrthi'n chwilio am dechnolegau newydd, dulliau newydd a llwybrau newydd. Er mwyn hyrwyddo'r arloesedd technolegol ymhellach a chyflymu datblygiad diwydiannol cylchedau integredig Tsieina yn yr oes ôl-Moore, lansiodd Cymdeithas Diwydiant Lled-ddargludyddion Tsieina a China Electronics News ar y cyd gyfres o adroddiadau o'r enw "Mae Academyddion yn siarad am dechnoleg Esblygiad yn y Post-Moore Era", a fydd yn cyfweld academyddion mewn meysydd cysylltiedig i drafod cyfeiriad datblygu'r diwydiant lled-ddargludyddion yn yr oes ôl-Moore.

Ar hyn o bryd, mae dyfeisiau lled-ddargludyddion bwlch band eang (a elwir hefyd yn lled-ddargludyddion trydydd cenhedlaeth) a diwydiant deunyddiau yn cael eu defnyddio gartref a thramor. Pam mae'r diwydiant lled-ddargludyddion bwlch band eang wedi ennill ffafr y farchnad? Beth yw nodweddion, anawsterau a phwyntiau poen yn y broses ymgeisio? Pa gyfeiriad ddylai diwydiannau perthnasol ddatblygu yn y dyfodol? Rhannodd Hao Yue ei farn ar y problemau presennol, anawsterau datblygu a chyfeiriad datblygu'r diwydiant lled-ddargludyddion bwlch band eang yn y dyfodol.

Gohebydd: Yn gyntaf, hoffwn ofyn ichi wneud cyflwyniad byr i’r lled-ddargludydd band eang. Beth yw nodweddion y math hwn o lled-ddargludyddion a beth yw ei gymwysiadau yn y diwydiant?

Hao Yue: Nodwedd amlycaf lled-ddargludyddion bwlch band eang yw ei lled bwlch band eang, sy'n agosach at ynysydd o ran priodweddau materol. Felly, gallium nitride a silicon carbide a gynrychiolir gan y math hwn o ddeunyddiau lled-ddargludyddion bwlch band eang, gyda cryfder maes trydan dadansoddiad uchel, tymheredd gweithredu uchel, ymwrthedd dargludiad dyfais isel, dwysedd electronau uchel a manteision eraill, lled-ddargludyddion bwlch band eang ar hyn o bryd yn bennaf mewn tri maes bod â chystadleurwydd cryf yn y farchnad.

Y cyntaf yw dyfeisiau rf, sef dyfeisiau tonnau microdon milimetr. O'u cymharu â deunyddiau lled-ddargludyddion megis gallium arsenide a silicon, mae gan y dyfeisiau lled-ddargludyddion bwlch band eang mewn band milimetr microdon effeithlonrwydd gweithio a phŵer allbwn sylweddol uwch, ac maent yn addas ar gyfer dyfeisiau pŵer rf. Defnyddir dyfeisiau Rf ar gyfer defnydd sifil yn bennaf mewn cyfathrebiadau symudol, gan gynnwys cyfathrebiadau 4G, 5G a 6G yn y dyfodol. Er enghraifft, mae'r gorsafoedd sylfaen cyfathrebu symudol 4G a 5G sydd newydd eu gosod yn Tsieina bron i gyd yn defnyddio dyfeisiau gallium nitride. Yn benodol, mae'r orsaf sylfaen 5G yn mabwysiadu system transceivering MIMO. Mae pob gorsaf sylfaen yn trosglwyddo ac yn derbyn 64 sianel, ac mae ei defnydd pŵer yn fwy na theirgwaith yn fwy na'r orsaf sylfaen 4G. Ar ben hynny, mae dwysedd yr orsaf sylfaen yn uwch na dwysedd yr orsaf sylfaen 4G, felly mae bron yn amhosibl defnyddio dyfeisiau gallium nitride effeithlonrwydd uchel. Yn y dyfodol, bydd amlder cyfathrebu 6G yn uwch a bydd nifer y gorsafoedd sylfaen yn fwy amlwg.

Yr ail yw dyfeisiau electronig pŵer uchel. Mae angen dyfeisiau electronig pŵer pŵer uchel ac effeithlonrwydd uchel ar gyfer dyfeisiau gwefru cyflym, systemau trosglwyddo a thrawsnewid pŵer, cludo rheilffyrdd, cerbydau trydan a phentyrrau gwefru. Diau fod lled-ddargludydd bwlch band eang, yn enwedig carbid silicon, gallium nitride fanteision mwy amlwg na deunyddiau lled-ddargludyddion eraill.

Y trydydd yw dyfeisiau ffotodrydanol. Mae gan y lled-ddargludydd bwlch band eang fanteision amlwg yn enwedig mewn dyfeisiau optoelectroneg tonfedd byr. Mae golau glas, er enghraifft, bellach yn defnyddio gallium nitride ar gyfer yr holl oleuadau lled-ddargludyddion. Mewn golau fioled, golau uwchfioled a hyd yn oed mewn golau melyn, gellir defnyddio golau gwyrdd yn uniongyrchol fel deunyddiau lled-ddargludyddion nitrid.

Wrth gwrs, mae yna feysydd cais eraill, megis synwyryddion, synwyryddion ac yn y blaen, mae'r cais yn eang iawn.

Nodyn: Yn ôl y data, mae maint y farchnad dyfeisiau lled-ddargludyddion bwlch band eang wedi dangos tuedd amlwg iawn ar i fyny ers 2017. Yn eich barn chi, a oes gan lled-ddargludyddion band eang y potensial i fod yn dechnoleg aflonyddgar yn y cyfnod ôl-Moorish, ac i ba raddau y byddant yn disodli silicon?

Hao Yue: Yn yr oes ôl-Moore, mae sglodion cylched integredig silicon yn wynebu heriau mawr o ran integreiddio a defnydd pŵer, sy'n arafu cyfraith Moore o integreiddio sglodion bob 18 mis. Felly, ceisir atebion newydd, gan gynnwys atebion newydd o gylchedau integredig silicon 3D a sglodion system. Gelwir sglodion system hefyd yn Mwy na Chyfraith Moore, sy'n cyfeirio at ehangu parhaus cylchedau integredig silicon i integreiddio â deunyddiau eraill neu feysydd cais i agor marchnadoedd cais newydd.

Rwy'n credu bod cylchedau integredig silicon wedi'u hintegreiddio'n fawr â mathau eraill o lled-ddargludyddion, megis lled-ddargludyddion cyfansawdd a dyfeisiau silicon, cyfansoddion tyfu ar swbstradau silicon, sy'n faes diddorol iawn, addawol iawn yn y cyfnod ôl-Molar. Mae hefyd yn gyfeiriad pwysig ar gyfer datblygu dyfeisiau lled-ddargludyddion bwlch band eang a chylchedau integredig yn y dyfodol.

Fodd bynnag, mae'n amhosibl i ddeunyddiau lled-ddargludyddion bwlch band eang ddisodli silicon. Mae mwy na 90% o gylchedau integredig yn dal i ddefnyddio lled-ddargludyddion sy'n seiliedig ar silicon, yn ogystal â chelloedd solar, sy'n cael eu gwneud yn bennaf o silicon. Dim ond cyfran fach o'r farchnad lled-ddargludyddion fyd-eang y mae dyfeisiau lled-ddargludyddion bwlch band eang a chylchedau integredig yn eu meddiannu, a ddefnyddir yn bennaf mewn dyfeisiau rf pŵer uchel, dyfeisiau electroneg pŵer a dyfeisiau optoelectroneg tonfedd fer. Silicon yw'r prif ddeunydd lled-ddargludyddion o hyd. Oherwydd bod deunyddiau silicon yn anodd allyrru golau a gwella pŵer allbwn ar amleddau uchel, mae gan lled-ddargludyddion band eang ofod datblygu annibynnol a marchnad ymgeisio enfawr.

Gohebydd: pa anawsterau sy'n dal i fodoli yn y broses o hyrwyddo deunyddiau a dyfeisiau lled-ddargludyddion bwlch band eang Tsieina i'r diwydiant, beth yw'r rhesymau dros yr anawsterau hyn a sut i'w datrys?

Hao Yue: Ar hyn o bryd, mae diwydiant lled-ddargludyddion Tsieina yn wynebu problem "dagfa", yn bennaf mewn offer a deunyddiau allweddol. Fodd bynnag, o ran offer lled-ddargludyddion bwlch band eang, rydym wedi cyflawni lleoleiddio yn y rhan fwyaf o feysydd ar hyn o bryd, o dwf deunydd, dyfais a phroses cylched i brofi offer pecynnu, y domestig yn y bôn gall ddiwallu'r anghenion. Dim ond lithograffeg oedd ar ôl heb ei datrys. Mewn gwirionedd, nid oes angen i'r broses ffotolithograffeg sydd ei angen ar gyfer lled-ddargludydd bwlch band eang fel gallium nitride fod yn ddatblygedig iawn. Mae cywirdeb ffotolithograffeg o 90 nanometr yn ddigon. Gyda chefnogaeth polisïau cenedlaethol perthnasol, gallwn gyflawni'r dechnoleg hon. Dylai'r peiriant ffotoengraving sydd wedi'i ddatblygu'n llwyddiannus ar hyn o bryd gyflawni cynhyrchiad màs sefydlog cyn gynted â phosibl, ac mae angen inni wneud ymdrechion o hyd yn hyn o beth. Gallwn wneud yn dda gall ddod yn ddiwydiannu pethau, rhaid inni ei wneud.

Gohebydd: mae rhai gweithgynhyrchwyr yn dweud bod ar hyn o bryd mewn llawer o feysydd blaengar, ni all y cynhyrchiad dyfais lled-ddargludyddion domestig fodloni'r gofynion (megis effeithlonrwydd dyfais), pam? Sut i ddatrys y problemau hyn?

Hao Yue: Mae dargludedd thermol uchel a cholled isel yn fanteision cynhenid ​​​​lled-ddargludyddion band eang. Y broblem yw ein bod wedi methu â gwneud defnydd llawn o'r manteision hyn wrth ddatblygu cynnyrch. Er enghraifft, gallium nitride ar amlder 4GHz o bŵer allbwn 100W, gall effeithlonrwydd dyfais gyrraedd mwy na 70%. Ar gyfer deunyddiau eraill, yn gallu cyrraedd 50% yn dda, effeithlonrwydd uchel yn cael ei bennu gan natur y deunydd. P'un a yw gallium nitride neu silicon carbide, effeithlonrwydd lled-ddargludyddion bwlch band eang yn uchel iawn. Fodd bynnag, wrth gymhwyso dyfeisiau wedyn, mae'n bwysig iawn sicrhau colled isel o ddeunyddiau ym mhob cam.

Mewn dyfais silicon carbid, er enghraifft, ar ôl cwblhau'r broses o gynhyrchu deunydd pacio, mae'r sylfaenol presennol wedi methu â phecynnu ein dyfais, yn unol â nodweddion y ddyfais a dylai fod yn rhaid iddo wneud, yn dal i fabwysiadu dull dyfeisiau pŵer uchel o amgáu silicon, felly cynyddodd y golled lled-ddargludyddion bandgap eang effeithlonrwydd uchel a cholled isel oedd felly amgapsiwleiddio, sylfaenol yn cael unrhyw effaith. Dim ond un enghraifft yw hon, ac rwy’n meddwl bod llawer mwy y gellir ei wneud o ran mabwysiadu technoleg.

Gohebydd: Os yw'r dechnoleg lled-ddargludyddion bwlch band eang yn cael ei boblogeiddio ymhellach, a all fodloni gofynion diwedd uchel perfformiad uchel, ymwrthedd tymheredd uchel a bywyd gwasanaeth hir dyfeisiau electronig?

Hao Yue: Rwy'n credu y gellir ei ddatrys yn llwyr. Oherwydd yn y lled-ddargludydd bwlch band eang, mae ein technoleg datblygu dyfeisiau a'n dangosyddion wedi'u cysoni yn y bôn â'r rhyngwladol, ac mae hyd yn oed rhai dangosyddion yn arwain. Y cwestiwn yw pa mor gyflym y gall y technolegau hyn symud o ymchwil a datblygu i gynhyrchu. Ar hyn o bryd, nid yw llawer o weithgynhyrchwyr domestig eu hunain yn gallu ymchwil a datblygu, y sylfaenol yw cymryd athrawiaeth. Er enghraifft, mae ein Canolfan Ymchwil Peirianneg Genedlaethol Lled-ddargludyddion Bwlch Band Eang ym Mhrifysgol Xidian wedi datblygu llawer o ddeunyddiau mynegai uchel a thechnolegau dyfais. Ar y dechrau, roedd gweithgynhyrchwyr yn gallu adeiladu'r ddyfais, ond roedd yn anodd arloesi ar y sail honno. Mae ein gwlad yn credu mai mentrau yw'r prif gorff arloesi. Os yw mentrau'n defnyddio technoleg yn unig ond nad ydynt yn arloesi, ni waeth pa mor dda yw'r dechnoleg, ni ellir ei drawsnewid yn barhaus yn rymoedd cynhyrchiol. Ar hyn o bryd, mae gan lawer o fentrau fuddsoddiad cyfyngedig iawn mewn YMCHWIL a datblygu, ac mae'r prif fuddsoddiad mewn ymchwil a datblygu yn dal i ddibynnu ar y wladwriaeth.

Mewn cymhariaeth, mae Intel yn gwario mwy na $10 biliwn y flwyddyn ar ymchwil a datblygu cwmnïau lled-ddargludyddion blaenllaw. Dylai mentrau Tsieineaidd wella eu gallu arloesi a hefyd ddod o hyd i ffyrdd o gynyddu buddsoddiad mewn ymchwil a datblygu.

Gohebydd: Deellir bod prifysgolion a sefydliadau ymchwil yn cael eu gwerthuso'n bennaf trwy gyhoeddi papurau. Gall y system werthuso hon ei gwneud yn anodd i brifysgolion a diwydiannau gydweithio'n agos. Pa rolau ddylai ysgolion a mentrau eu chwarae yn y drefn honno yn y gynghrair prifysgol-menter?

Hao Yue: Rhaid i ymchwil prifysgolion a sefydliadau ymchwil cenedlaethol anelu at ffin gwyddoniaeth a thechnoleg y byd. Nid oes amheuaeth am hynny. Un o dasgau prifysgolion a sefydliadau ymchwil yw archwilio pethau rheolaidd a dilyn pethau newydd yn gyson. Mae hyn yn wir nid yn unig mewn prifysgolion Tsieineaidd, ond mewn prifysgolion ledled y byd. Felly, credaf ei bod yn iawn rhoi pwys ar gyhoeddi papurau, yn enwedig mewn cynadleddau academaidd a chyfnodolion academaidd. Dylai gwyddonwyr a gwyddonwyr wynebu ffiniau gwyddoniaeth a thechnoleg, a chenhadaeth gwyddonwyr yw dilyn nodau uwch.

A ddylai cyflawniadau ymchwil wyddonol colegau a phrifysgolion gael eu trawsnewid yn gyflym i rymoedd cynhyrchiol go iawn? Rwy'n credu ei fod yn sicr. Ond sut i sicrhau y gellir trawsnewid canlyniadau ymchwil colegau a phrifysgolion yn gynhyrchiant gwirioneddol? Mae tueddiad gan athrawon i redeg cwmnïau yn uniongyrchol, sydd hefyd yn amheus yn fy marn i. Mae'n anodd iawn i athro allu wynebu'r ffin dechnolegol a phrif faes y gad economaidd.

Felly sut i ddatrys y grŵp hwn o wrthddywediadau? Yn fy marn i, dibynnu ar y cyfuniad o ddiwydiant, prifysgol ac ymchwil i wella galluoedd YMCHWIL a datblygu'r fenter ei hun yw'r allwedd i ddatrys y broblem. Felly, sut i wireddu'r fenter fel y prif gorff arloesi, mae hyn yn rhywbeth y dylem wneud ymdrechion ar y cyd.

Gohebydd: Mae rhai cwmnïau rhyngwladol mawr, megis Clarie ac Infineon, wedi cwmpasu'r gadwyn diwydiant gyfan yn y bôn â'u technolegau, o swbstradau, dyfeisiau i gymwysiadau. Os yw mentrau domestig yn cystadlu â mentrau o'r fath ac eisiau ffurfio cystadleurwydd yn y maes pen uchel, sut ddylen nhw wneud?

Hao Yue: Mae cwmni Kerui yn arbenigo mewn deunyddiau lled-ddargludyddion carbid silicon ar ddechrau'r cwmni, yn llwyr yn gwneud deunyddiau. Wrth i'r deunydd dyfu, dechreuodd wneud dyfeisiau, LEDs glas fertigol pŵer uchel, ac yna electroneg. Mae Infineon wedi bod yn gwneud dyfeisiau, nid deunyddiau. Dim ond ar ôl iddynt ddod yn arweinwyr byd yn eu meysydd eu hunain y dechreuon nhw'n raddol ddatblygu i fyny ac i lawr y gadwyn ddiwydiannol.

Felly ar gyfer ein mentrau, fy nghyngor i yw gwneud yr hyn y gallwn ei wneud yn dda, i wneud y gorau, i wneud impeccable. Ni ddylai menter ystyried y gadwyn ddiwydiannol ar y dechrau. Dylai ddewis cae, ei wneud i'r eithaf, ac yna ystyried ehangu i fyny'r afon ac i lawr yr afon. Mae'n amhosibl cyflawni deunyddiau a dyfeisiau o'r radd flaenaf yn y dechrau. Felly beth yw lleoliad y fenter, dylai fod yn glir yn gyntaf.

Gohebydd: Mae Gallium nitride a silicon carbide wedi cyflawni cynhyrchiad màs. Yn y maes lled-ddargludyddion bwlch band eang, beth yw'r deunyddiau sy'n wynebu'r dyfodol?

Hao Yue: Rwy'n credu mai gallium ocsid yw'r deunydd mwyaf tebygol, sydd â bwlch band ehangach na gallium nitride a charbid silicon, gan gyrraedd 4.6 ~ 4.8 folt electron. Mae ein hymchwil presennol yn dangos bod deunyddiau o'r fath yn addawol.

Yn ystod y degawd neu ddau nesaf, mae dyfeisiau gallium ocsid yn debygol o ddod yn ddyfeisiau electroneg pŵer cystadleuol a fydd yn cystadlu'n uniongyrchol â dyfeisiau carbid silicon, yn union fel y mae dyfeisiau pŵer carbid silicon a silicon heddiw.

Nid yw Gallium ocsid ar gael ar hyn o bryd, yn dibynnu ar gynnydd ymchwil dilynol. Yn ogystal, mae'r bwlch band o ddeunydd diemwnt yn 5.4 folt electron. Mae sylfaen ymchwil y math hwn o ddeunydd a dyfais yn dda iawn yn Tsieina, ond mae yna lawer o anawsterau technegol o hyd yn y math hwn o ddeunydd ac mae ei ddiwydiannu yn eithaf anodd, sy'n dibynnu ar ba fath o ddatblygiad technolegol fydd yn cael ei wneud yn y 10 nesaf blynyddoedd. Mae’n deg dweud ein bod wedi bod yn gweithio’n ddiflino.

Ymwadiad: Mae'r erthygl hon yn cael ei hailargraffu o "China Electronic News", mae'r erthygl hon yn cynrychioli barn bersonol yr awdur yn unig, nid yw'n cynrychioli barn Sakwei a'r diwydiant, dim ond i ailargraffu a rhannu, cefnogi amddiffyn hawliau eiddo deallusol, nodwch y ffynhonnell wreiddiol ac awdur, os oes toriad, cysylltwch â ni i ddileu.