De weg naar binnenlands monokristallijn

In 1904 vond Frye de eerste vacuümbuis van de&# 39 uit. De komst van de elektronische buis heeft de krachtige ontwikkeling van radio-elektronica bevorderd, maar de elektronische buis is erg zwaar, energieverbruikend, heeft een korte levensduur en het fabricageproces is erg gecompliceerd, en het is echt niet gemakkelijk te gebruiken.

In 1918 publiceerde J. Czochralski een rapport over de groei van enkelkristallen metaaldraden uit de smelt, en later werd de Czochralski-methode naar hem vernoemd.

In 1946 besloot Bell Labs in de Verenigde Staten om halfgeleideronderzoek uit te voeren. In december 1947 ontwikkelden Shockley, John Barding en Bratton de eerste germaniumtransistor. De komst van de transistor is de voorloper van de micro-elektronische revolutie. Het klonk ook de roep om de latere geboorte van geïntegreerde schakelingen, die ongeëvenaarde voordelen hebben in vergelijking met elektronische buizen. Op dit moment zijn de Chinese Communistische Partij en de Chinese Communistische Partij in volle gang.

De eerste siliciumtransistor werd geproduceerd in 1950, waardoor de belangstelling van&# 39 voor het bereiden van hoogwaardige silicium-eenkristallen toenam. Teal en Little hebben in 1952 met succes eenkristallen van silicium gekweekt volgens de Czochralski-methode (CZ). Xie Xide studeerde af aan het Massachusetts Institute of Technology en trad toe tot het Fudan Department of Physics als professor.

In 1953 werd het eerste commerciële hoortoestel met germaniumtransistors op de markt gebracht. In 1954 werd de eerste commercieel vervaardigde transistorradio geboren in Texas Instruments. De detector was een germaniumdiode. In 1955 gebruikte Motorola, een fabrikant van autoradio's, nog germaniumtransistors. Dit was ook de eerste fabrikant die transistors gebruikte om radio's te maken. De prestaties bij hoge temperaturen van germaniumtransistors zijn erg slecht, en er wordt aangenomen dat germanium door silicium wordt vervangen om transistors te vervaardigen. Op dit moment kan het gebruik van zink om siliciumtetrachloride te verminderen om zuiver silicium te produceren echter niet voldoen aan de vereisten voor het vervaardigen van transistors.

In juni 1955 ontving Lin Lanying een Ph.D. in vaste-stoffysica van de Universiteit van Pennsylvania. Daarna werd ze aangenomen als senior engineer bij Sophia (Sylvania), een onderzoeksbureau voor halfgeleiders.

In 1956 werd met succes de waterstofreductiemethode van trichloorsilaan bestudeerd, die op grote schaal zuiver silicium van halfgeleiderkwaliteit kan produceren. De drie wetenschappers die de transistor in 1946 hebben uitgevonden, wonnen de Nobelprijs voor natuurkunde in 1956. In hetzelfde jaar lanceerde premier Zhou de slogan" Push into Science" ;, en het land formuleerde de 12-jarige" Science and Technology Development Vision 1956-1967." Toen Lin Lanying terugkeerde naar China, richtten Xie Xide, Huang Kun, Gao Dingsan, enz. Mijn land' s eerste gespecialiseerde halfgeleidersopleiding op om mijn land' s eerste lichting halfgeleidertalenten te cultiveren aan de Universiteit van Peking. Gedurende de periode lagen de mijlpalen slechts 5-7 jaar achter op de Verenigde Staten, bijna tegelijkertijd met Japan, en een volledig decennium op Korea.

In 1957 produceerden de Verenigde Staten bijna 30 miljoen transistors, maar slechts 1 miljoen siliciumtransistors en bijna 29 miljoen germaniumtransistors. Met een marktaandeel van 20% is Texas Instruments een gigant geworden op de transistormarkt. mijn land' s Beijing Electronic Tube Factory (fabriek 774, nu BOE) haalde eenkristallen van germanium tevoorschijn en ontwikkelde in hetzelfde jaar germaniumtransistors." Halfgeleiderfysica" co-auteur van Xie Xide en Huang Kun kwam uit, wat ook het eerste werk op dit gebied in mijn land is, en het is tot nu toe ook een professioneel klassiek leerboek.

In juli 1958 werd Kilby ingehuurd door Texas Instruments. In december combineerde Kilby transistors, diodes en weerstanden tot een circuit op dezelfde siliciumwafel en vond het geïntegreerde circuit uit. 42 jaar later, in 2000, won de Nobelprijs voor de natuurkunde. De Chinese Academie van Wetenschappen ontwikkelde de eerste batch hoogfrequente transistors van germaniumlegeringen in mijn land en ze werden met succes toegepast op de computers van Fabriek 109 (nu het Instituut voor Micro-elektronica, Chinese Academie van Wetenschappen). In september heeft Tianjin het" 601 Laboratory" opgericht; (de voorganger van het 46e China Electric Power Research Institute), en begon experimenteel onderzoek naar de bereiding van silicium uit kwartssteen, met behulp van de zwavel-aluminiumreductiemethode om polysiliciumpoeder uit kwartssteen te bereiden. Er is geen vooruitgang bij het verder smelten van silicium-eenkristallen. In hetzelfde jaar had China de eerste eigen halfgeleiderradio en de 7 gebruikte transistors en 2 diodes waren allemaal buitenlandse producten.

In 1959 verklaarde Chroesjtsjov officieel dat hij alle hulp aan China zou stopzetten. Onder leiding van Lin Lanying, de moeder van Chinese halfgeleidermaterialen, brak mijn land het westerse embargo en trok het silicium-eenkristallen eruit. Veroorzaakt een golf van onafhankelijkheid van Chinese halfgeleiders.

In 1960 vonden de Amerikanen planaire lithografietechnologie uit en Fairchild ontwikkelde onmiddellijk 's werelds eerste geïntegreerde transistorschakeling van de&# 39. De 601-laboratoria hebben met succes de eerste monokristallen staaf van silicium getrokken met een zuiverheid van 7 9s. Het Institute of Semiconductors van de Chinese Academy of Sciences en het Hebei Institute of Semiconductors (nu CLP 13) werden formeel opgericht.

In oktober 1964 werd het Emei Semiconductor Materials Research Institute, mijn land' s eerste grootschalige onderneming die wetenschappelijk onderzoek, proefproductie en productie van halfgeleidermaterialen integreert, opgericht met het voormalige ministerie van Metallurgie Non-ferro Metals Research Institute 338 en de Shenyang Smelter High Purity Metal Workshop als steunpilaar. Nu valt het rechtstreeks onder de Dongfang Electric Group.

In 1965 werd de wet van Moore' geboren. Academicus Wang Shoujue etste een circuit van 7 transistors, 1 diode, 7 weerstanden en 6 condensatoren in een siliciumwafel van ongeveer 1 vierkante centimeter groot, en de eerste geïntegreerde schakeling van mijn land&# 39 was geboren.

In 1966 richtte het land de 740 (Luoyang Monocrystalline Silicon Plant) op met Japanse apparatuur en technologie en bouwde vervolgens de 739 (Sichuan Emei Semiconductor Material Plant) en 741 (Shaanxi Huashan Semiconductor Material Plant), die later de leidende industrie in mijn land werd. siliciumindustrie. De ontwikkeling en opleiding van een groot aantal ruggengraattalenten zijn de" Whampoa Military Academy" voor de ontwikkeling van de siliciumindustrie van mijn land'

Federico Feikin kwam in 1970 bij Intel en ontwikkelde de eerste centrale verwerkingseenheid (CPU) met één chip - Intel 4004, die slechts 2.300 transistors heeft.

1966-1976, tien jaar Culturele Revolutie. Beijing 878 Factory, Shanghai Radio 19 Factory, Yongchuan Semiconductor Institute (de voorloper van het 24 Institute) werden een voor een opgericht en voltooiden de ontwikkeling van PMOS, NMOS en CMOS. Maar de kloof tussen grote landen is geleidelijk groter geworden. Als we kijken naar de prestaties die in de jaren zestig en zeventig zijn bereikt, zijn de woorden van Qian Xuesen' tot nadenken stemmend: in de jaren zestig wijdden we ons aan de" twee bommen en één ster" en veel gewonnen; in de jaren zeventig hielden we ons niet bezig met halfgeleiders en verloren we er veel van. Toen we de deur sloten, liepen Chinese halfgeleiders slechts vijf jaar achter op de wereld; toen China weer terugkeerde naar de wereld, liep het al 20-30 jaar achter.

Slechts een paar jaar na de uitvinding van de geïntegreerde schakeling lanceerde Japan het Very Large Scale Integrated Power Program (VLSI). De concurrentiemiddelen zijn eenvoudig, grof en praktisch efficiënt: het is altijd 10% goedkoper dan Intel. De Japanners baanden zich snel een weg op de door de Verenigde Staten uitgevonden markt.

In de jaren tachtig overtrof de outputwaarde van Japanse halfgeleiders die van de Verenigde Staten en kondigde Intel aan dat het zich uit de geheugenmarkt zou terugtrekken. De Verenigde Staten hebben aanvallen tegen Japan georganiseerd vanuit het oogpunt van wetgeving, industriebeleid, directe interventie en handelsoorlogen. Handelsbesprekingen met Japan worden bedreigd met 100% tarieven en verschillende voorwaarden. Uiteindelijk beloofde Japan zijn eigen halfgeleiderproducten te reguleren, de productie te verminderen en de prijzen te verhogen.

De jaren negentig waren een tijd waarin de computerindustrie een hoge vlucht nam. De Japanse productie- en prijsbeperkingen boden veel gemak voor de ontwikkeling van halfgeleiders in Zuid-Korea. In 1994 introduceerde Zuid-Korea de" Semiconductor Chip Protection Law" en bleef de investeringen in onderzoek en ontwikkeling verhogen, en stond uiteindelijk met succes op de wereldranglijst van' s halfgeleider-echelon.

Aan het einde van de 20e eeuw, als gevolg van de impact van de nationale defensie-energiecrisis, begonnen landen over de hele wereld groene energie te ontwikkelen, vooral de fotovoltaïsche zonne-industrie, die de prijs van polysilicium deed stijgen. Deze zakelijke mogelijkheid veroorzaakte de landelijke polysiliciumkoorts na 2000, en verschillende monokristallijne siliciumfabrieken hebben ook een lay-out van de productie van polysilicium. Huishoudelijke eenkristallen hebben zich geleidelijk snel ontwikkeld naar het fotovoltaïsche uiteinde, wat ook het pad van huishoudelijke eenkristallen in de halfgeleiderindustrie heeft vertraagd. Er wordt voorzichtig geschat dat momenteel meer dan 95% van de grote siliciumwafels wordt geïmporteerd.

Aangedreven door de wet van Moore' van de eerste transistor tot de recente release van Nvidia' s nieuwe professionele GPU, zijn meer dan 54 miljard transistors geïntegreerd. De grootte van de siliciumwafel varieert van 15 cm tot 20 cm tot 30 cm. In de jaren tachtig werden 4-inch siliciumwafels de mainstream, in de jaren negentig waren 6-inch-wafers de mainstream en 8-inch-wafers waren de mainstream in de jaren 2000. Momenteel bevindt de 12-inch markt zich in een explosieve periode, en binnenlandse fabrikanten hebben ook de grootste 12-inch siliciumwafers op de markt ingezet, in de hoop de status quo te veranderen dat binnenlandse grote halfgeleiderwafers volledig afhankelijk zijn van het buitenland.