據路透社(she)報道，美國周(zhou)五(wu)對支持生(sheng)產(chan)先(xian)進半導體和燃氣渦輪(lun)發動機的技(ji)術實施(shi)了新的出口管(guan)制，美國稱(cheng)這些技(ji)術對其(qi)國家(jia)安全(quan)至關重要。
美(mei)國商務部表(biao)示，此舉涵蓋的“新興和(he)基礎技(ji)術”包括(kuo)氧(yang)化鎵(jia)和(he)金剛石，因為“利用(yong)這些材料的設備顯(xian)著增加了(le)軍事潛力”。
商務部工業(ye)和(he)(he)安全部副(fu)部長(chang)艾倫·埃斯特維茲(zi) (Alan Estevez) 表示：“允許半導體(ti)和(he)(he)發(fa)動(dong)(dong)機等技術更(geng)快、更(geng)高(gao)效、更(geng)長(chang)時間和(he)(he)更(geng)惡劣條(tiao)件下運行的(de)(de)技術進步可能會改變商業(ye)和(he)(he)軍事領域(yu)的(de)(de)游戲(xi)規(gui)則。” “當我們(men)認識到風險(xian)和(he)(he)收益(yi)，并與我們(men)的(de)(de)國際(ji)合作伙伴一(yi)起行動(dong)(dong)時，我們(men)可以確(que)保實現我們(men)共同的(de)(de)安全目標。”
這四項技術是 42 個參與國在 2021 年 12 月會議上(shang)達(da)成(cheng)共識控制的(de)項目之一。美(mei)國的(de)出口管(guan)制涵蓋(gai)了比國際協(xie)議更廣(guang)泛(fan)的(de)技術，包括用于生產半導體的(de)額外設備、軟件和技術。
氧(yang)化鎵和金剛石使半導(dao)體“能夠在(zai)更(geng)惡劣的條件下工(gong)作，例如(ru)在(zai)更(geng)高的電(dian)壓或(huo)更(geng)高的溫度(du)下。使用這些(xie)材料的設備顯著增加(jia)了軍事潛力，”Commerce 說。
該部門表示(shi)，這些(xie)控(kong)制包括 ECAD，這是一種用于驗證集成電路或印刷(shua)電路板的軟件(jian)工具，“可(ke)以推進許多商業(ye)和(he)(he)軍事應用，包括國防和(he)(he)通(tong)信(xin)衛星”。
據美國商務部介紹，使用氧化鎵和金剛石這兩種超寬帶隙半導體制成的芯片可以(yi)在更惡劣的(de)條件下工作，例如在更高的(de)電壓(ya)或溫度下，使用(yong)它(ta)們的(de)設備“顯著(zhu)增(zeng)加了軍事潛(qian)力”
至于稱為 ECAD 的電(dian)子(zi)計(ji)算機(ji)輔(fu)助設計(ji)軟件(jian)則(ze)用(yong)(yong)于開發具有(you)全柵場效應(ying)晶體管或(huo) GAAFET 結構的集成(cheng)電(dian)路。軍事(shi)和航空航天國(guo)防工業使用(yong)(yong) ECAD 軟件(jian)來設計(ji)復雜的集成(cheng)電(dian)路。GAAFET 是(shi)設計(ji)能(neng)夠實現“更快、更節能(neng)、更耐輻(fu)射的集成(cheng)電(dian)路”的技(ji)術(shu)的關鍵(jian)，這(zhe)些集成(cheng)電(dian)路具有(you)軍事(shi)用(yong)(yong)途，包括國(guo)防衛星
此外，可用于火箭和高超音(yin)速系統的增壓(ya)燃燒（PGC）技術也納入了管制。
氧化鎵的關鍵優勢與突破
康(kang)奈(nai)爾大(da)學的工程師和材料(liao)(liao)科學家(jia)在他(ta)們的實(shi)驗室設(she)備套件(jian)中增加了(le)一種最先進的工具，以(yi)幫(bang)助研究氧化鎵，這種材料(liao)(liao)通常被(bei)視為(wei)碳化硅和氮化鎵的繼承者，是(shi)許多電力(li)電子應用的首選半導(dao)體。
材料科(ke)學與(yu)工程助理(li)(li)研究教授哈里·奈(nai)爾(er)(Hari Nair)的Duffield Hall實驗室于6月30日開始(shi)運行Agnitron Agilis 100金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)系(xi)統。它已(yi)經(jing)被專門校準，以創建氧(yang)化鎵(jia)薄膜，一種因(yin)其處(chu)理(li)(li)高電(dian)(dian)壓(ya)、功率密度和頻率的能力(li)而備受(shou)珍視的半導體材料。這些特性使其成為電(dian)(dian)動汽車、可再生能源和5G通信(xin)等(deng)應用的理(li)(li)想(xiang)材料。
Nair說:“氧化鎵的(de)另一個關(guan)鍵(jian)優勢是能(neng)夠從熔(rong)融形態(tai)生長出(chu)這種材料的(de)單晶，這將是擴大基底尺寸的(de)關(guan)鍵(jian)。”這種放大能(neng)力對于工業上采用新半導(dao)體材料制造的(de)電子設備非常(chang)重要。”
鎵(jia)(jia)(jia)氧(yang)(yang)化(hua)物MOCVD系統通過在加熱的(de)單晶半(ban)導體(ti)(ti)襯底上噴涂(tu)金屬-有機(ji)鎵(jia)(jia)(jia)前(qian)驅體(ti)(ti)來工作。加熱會導致前(qian)驅體(ti)(ti)分解，釋放出鎵(jia)(jia)(jia)原(yuan)子，然后鎵(jia)(jia)(jia)原(yuan)子與硅片(pian)表(biao)面的(de)氧(yang)(yang)原(yuan)子結合，形成高質量的(de)氧(yang)(yang)化(hua)鎵(jia)(jia)(jia)晶體(ti)(ti)層。
MOCVD是生產化合物半導體外(wai)延(yan)薄膜(mo)的行業(ye)標準，如iii族砷化物、iii族磷化物和iii族氮化物，它們在光(guang)學和移動通信以及(ji)固態照明(ming)等應用中發揮著重(zhong)要(yao)作(zuo)用。近五年來，MOCVD法生長的氧化鎵質量穩(wen)步(bu)提高(gao)。
Nair說:“有(you)了這個系(xi)統，我(wo)們可(ke)以在直徑達2英寸(cun)的(de)基(ji)底上，在廣泛可(ke)調的(de)氧化化學勢下生長薄膜(mo)(mo)。”“它還具有(you)非常高的(de)基(ji)板(ban)溫度能力，我(wo)們可(ke)以將基(ji)板(ban)加熱到1500攝氏度。襯底溫度越(yue)高，薄膜(mo)(mo)質量越(yue)好(hao)，這是(shi)提(ti)高電(dian)子器(qi)件性能的(de)關(guan)鍵。”
Nair計劃與(yu)AFRL-Cornell中心的(de)(de)(de)外延解決方(fang)案和校(xiao)園(yuan)其他地方(fang)的(de)(de)(de)研究(jiu)人(ren)員合作，優化氧化鎵的(de)(de)(de)MOCVD，這將使(shi)材(cai)料更具有(you)經濟吸引力，以尋(xun)求高精度，大(da)批量生產的(de)(de)(de)制造商。
Nair說(shuo):“有必要使(shi)電力電子(zi)產品更緊湊、更高(gao)效(xiao)。”“其中一(yi)(yi)個夢想是(shi)把一(yi)(yi)個小(xiao)房子(zi)大小(xiao)的變(bian)電站縮小(xiao)到(dao)手提箱大小(xiao)。這種創新將是(shi)創建智能電網的關鍵，而(er)基(ji)于氧化(hua)鎵半導(dao)體的電力電子(zi)產品是(shi)實現這一(yi)(yi)目標的一(yi)(yi)個跳板。”
“氧化鎵提供(gong)的(de)寬禁(jin)帶非常好，但如(ru)果不能在大面(mian)積基片上生長(chang)，那么從實(shi)用的(de)角度來看，它將是一個難題，”Nair說。“氧化鎵有很(hen)大的(de)發展前景，但我們還沒到那一步。”
