В работе обсуждается современное состояние технологии получения, а также особенности мирового рынка арсенида галлия, дан анализ тенденций его развития. Рассмотрены особенности различных технологий выращивания кристаллов арсенида галлия; проведен анализ характеристик получаемых материалов, приборов на их основе, а также основных производителей.
The paper discusses the current state of production technology gallium arsenide and GaAs-devices, the features of the global market, an analysis of its development trends. Until recently, high frequency integrated circuits (ICs) on mobile telephony GaA was one of the fastest growing market segments for applications of this material. However, the paradigm of GaAs-market development is changing. Photonics is becoming the new engine of development of the world market for gallium arsenide. The world market of gallium arsenide continues to develop - amounting to $2019 million in 260, it will demonstrate the annual growth rate of 4.5 %, and will reach $330 million in 2024. It is noted that at the moment the Russian market of such materials (GaAs, etc.) still has a small volume and in the short term will not reach the level necessary for the emergence of a world-competitive domestic producer.
It is understood that in order to create materials of the modern electronic component base in Russia it is necessary to develop the production of particularly pure compounds, taking into account the peculiarities of the development of the world market, first of all it is necessary to develop the technologies of GaAs production of single crystals and epi-ready plates.
Идентификаторы и классификаторы
Последствия появления вируса COVID-19 глобальны, но реакция очень специфична для каждой отдельной страны и отрасли. Это особенно важно для оценки рынка GaAs, поскольку он тесно связан с состоянием дел на рынке смартфонов и фотонных устройств. Недавно опубликованный прогноз Strategy Analytics Group продаж телефонов для 88 стран с 2007 г. до 2025 г оценивает снижение поставок смартфонов на ~ 21 % в 2020 г., но обещает относительно быстрое последующее восстановление. С учетом того, что более 50 % выручки СВЧ-GaAs поступает с рынка мобильных телефонов, 21%-е снижение поставок смартфонов негативно скажется на выручке кристаллов и пластин GaAs. Так что очень вероятно, что после очень длительного периода роста выручки GaAs рынок будет наблюдать второй год подряд сокращение. Исходя из этого прогноза и наших оценок, продажи кристаллов и пластин GaAs в 2020 году могут снизиться на 11–12 %. Падение поставок мобильных телефонов, видимо, будет все-таки слишком большим, чтобы преодолеть спад полностью, поэтому общая выручка, похоже, сократится в 2020 году, но трудные времена в отрасли компонентов GaAs должны быть кратковременными (т. н. «V-образный» спад – с быстрым падением и быстрым восстановлением). В конечном счете, как только цепочка поставок и спрос вернутся в нормальное русло, 5G сети и фотонные устройства станут движущей силой будущего роста рынка GaAs. В средне- и долго-срочной перспективе мировые сектора рынка пластин и эпитаксиальных структур GaAs будут расти. Рынок пластин GaAs, как ожидается, достанет $1,3 млрд к 2023 г. с ежегодным темпом роста от 11,5 % в период с 2018 г. до 2023 г. На данный момент российский рынок специальных материалов для производства полупроводниковых соединений для электронно-компонентной базы (GaAs и др.) имеет незначительный объем и в ближайшей перспективе не достигнет уровня, необходимого для появления конкурентоспособного отечественного производителя, даже при условии выполнения программ импортозамещения. В то же время, существует понимание, что для создания современной электронной компонентной базы в России необходимо развивать производства особо чистых соединений [19, 20].
Список литературы
- Наумов А. В.// Изв. ВУЗов. Материалы электронной техники. 2005. № 2. С. 20.
- Марков А. В. // Изв. ВУЗов. Физика. 2003. № 6. С. 5.
- Электронный ресурс: The GaAs revolution // http://www.compoundsemiconductor. net/article/97973-the-gaas-revolution.html
- GaAs wafer market to exceed $650 m by 2017 // Seniconductor today. 2012. Vol. 7. Iss. 3. P. 100.
- Электронный ресурс: GaAs epi production to grow from 29,000 to 31,600 ksi over 2012-2017 // www.strategyanalytics.com (дата обращения: 21.12.2019).
- Электронный ресурс: GaAs RF device revenue to grow from another record of $7bn in 2015 to peak of $8bn in 2018 // http://www.semiconductor-today.com/news_
items/2015/oct/strategy-analytics_081015.shtml (дата обращения: 21.12.2019). - Электронный ресурс: Market trends in GaAs RF ICs // http://www.semiconductor-today.com/features/PDF/
SemiconductorToday_AprMay 2011_ SAGaAs.pdf (дата обращения: 21.12.2015). - Jie Zhang /Electronic Metals Conference, Гуаньчжоу, сентябрь, 2012 // http://conferences.metal-pages.com/papers/electronic-metals-2012/ (дата обращения: 21.04.2019).
- Гасанов А. А., Наумов А. В., Петров И. М. // Минеральные ресурсы России. 2016. № 1-2. С. 6.
- Электронный ресурс «COVID-19 to reduce GaAs revenue in 2020, but recovery could be swift» // http://www.semiconductor-today.com/news_items/
2020/may/strategy-analytics-060520.shtml (accessed 21.04.2016). - Электронный ресурс “Global and China GaAs-based Device Market “ // http://www.powerwaywafer.com/
Global-and-China-GaAs-based-Device-Market.html (ac-cessed 21.04.2020). - GaAs RF device revenue to grow from another record of $7bn in 2015 to peak of $8bn in 2018 // http://www.semiconductor-today.com/news_items/2015/
oct/strategy-analytics_081015.shtml (accessed 21.04.2020). - Электронный ресурс: Market trends in GaAs RF ICs // http://www.semiconductor-today.com/features/PDF/
SemiconductorToday_AprMay2011_SAGaAs.pdf (ac-cessed 21.04.2020). - Электронный ресурс: VCSEL market growing at 31% CAGR to $3.7bn in 2024, driven by new smartphone and automotive functionalities // http://www.
semiconductor-today.com/news_items/2019/jun/yole-280619.shtml (accessed 21.04.2020). - Электронный ресурс: Military GaAs device market to grow at CAGR of 13% to over $0.5bn by 2018 // http://www.semiconductor-today.com/news_items/2014/OCT/STRATEGY-ANALYTICS_161014.shtml (accessed 21.04.2020).
- “Compound semiconductor industry continues growth” // “Semiconductor Today. Compounds & Ad-vanced Silicon”. 2011. Vol. 6. Iss. 5. P. 114.
- Электронный ресурс: GaAs Wafer and Epiwafer Market: RF, Photonics, LED and PV // https://
anysilicon.com/gaas-market-overview-apple-changing-future/ (accessed 21.04.2020). - Хлудков С. С., Толбанов О. П., Вилисова М. Д., Прудаев И. А. Полупроводниковые приборы на основе арсенида галлия с глубокими примесными центрами / под ред. Толбанова О. П. – Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2016.
- Электронный ресурс: Экран-оптические системы» запустил первое в России промпроизводство наногетероструктур на основе арсенида галлия // http://www.sib-science.info/ru/institutes/v-novosibirske-zapuscheno-proizvodstvo-02102019 (accessed 21.04.2020).
- Кульчицкий Н. А., Маянов Е. П., Наумов А. В. // Нано- и микросистемная техника. 2017. Т. 19. № 4. С. 207.
- A. V. Naumov, Izv.Vyssh. Uchebn. Zaved., Mate-rialy electronnoy techniki, No. 2, 20 (2005).
- A. V. Markov, Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved., Mate-rialy electronnoy techniki, No. 6, 5 (2003).
- The GaAs revolution, http://www.compoundsemi-
conductor.net/article/97973-the-gaas-revolution.html (ac-cessed 21.12.2015). - GaAs wafer market to exceed $650 m by 2017, Semiconductor today, 7, issue 3,100 (2012).
- GaAs epi production to grow from 29,000 to 31,600 ksi over 2012-2017. www.strategyanalytics.com (accessed 21.12.2019).
- GaAs RF device revenue to grow from another record of $7bn in 2015 to peak of $8bn in 2018, http://www.semiconductor-today.com/news_items/2015/
oct/strategy-analytics_081015.shtml (accessed 21.12.2019). - Market trends in GaAs RF ICs, http://www.
semiconductor-today.com/features/PDF/Semiconductor
Today_AprMay2011_SAGaAs.pdf (accessed 21.12.2019). - Jie Zhang, Electronic Metals Conference, (Guangzhou, September 2012), http://conferences.metal-pages.com/papers/electronic-metals-2012/ (accessed 21.04.2020).
- A. A. Gasanov, A. V. Naumov, and I. M. Petrov, Mineral’nye resursy Rossii, No. 1-2, 6 (2016).
- COVID-19 to reduce GaAs revenue in 2020, but recovery could be swift // http://www.semiconductor-today.com/news_items/2020/may/strategy-analytics-060520.shtml (accessed 21.04.2016).
- Global and China GaAs-based Device Market, // http://www.powerwaywafer.com/Global-and-China-GaAs-based-Device-Market.html (accessed 21.04.2016).
- GaAs RF device revenue to grow from another record of $7bn in 2015 to peak of $8bn in 2018, http://www.semiconductor-today.com/news_items/2015/
oct/strategy-analytics_081015.shtml (accessed 21.04.2016). - Market trends in GaAs RF ICs, http://www.semi-
conductor-today.com/features/PDF/ SemiconductorTo-day_AprMay2011_SAGaAs.pdf (accessed 21.04.2016). - GaAs bulk substrate market revenue shrank 8% in 2013, http://www.semiconductor-today.com/news_items/
2014/JUL/STRATEGYANALYTICS_210714.shtml (ac-cessed 21.04.2016). - Military GaAs device market to grow at CAGR of 13% to over $0.5bn by 2018, http://www.semiconductor-today.com/news_items/2014/OCT/STRATEGY-ANALYTICS_161014.shtml (accessed 21.04.2016).
- Compound semiconductor industry continues growth, Semiconductor Today. Compounds & Advanced Silicon 6 (5), 114 (June/July, 2011).
- Novye proekty zelenogradskogo klastera, http://www.russianelectronics.ru/developer-r/news/russianmarket/doc/73391/ (accessed 21.04.2016).
- S. S. Hludkov, O. P. Tolbanov, M. D. Vilisova, and I. A. Prudaev, Poluprovodnikovye pribory na osnove arsenida galliya s glubokimi primesnymi centrami, (Tomsk : Izdatel’skij Dom Tomskogo gosudarstvennogo universi-teta, 2016).
- Ekran-opticheskie sistemy zapustil pervoe v Ros-sii promproizvodstvo nanogeterostruktur na osnove arse-nida galliya, http://www.sib-science.info/ru/institutes/v-novosibirske-zapuscheno-proizvodstvo-02102019
- N. A. Kul’chickij, E. P. Mayanov, and A. V. Nau-mov, Nano- i mikrosistemnaya tekhnika 19 (4), 207 (2017).
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Гришина И. А., Иванов В. А.
Статус исследований по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу в России в 2019 году (Обзор материалов XLVII Международной Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу», 16–20 марта 2020 г.) 89
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Ваганова П. А., Яковлева Н. И.
Барьерная pBn-структура на основе GaAsSb/AlAsSb/InAsSb для детектирования ИК-излучения в диапазоне спектра 3,1–4,2 мкм 109
Асаёнок М. А., Зеневич А. О., Кочергина О. В., Новиков Е. В.
Усиление фототока лавинными фотоприемниками при микроплазменном пробое 117
ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Гандилян С. В., Поддаева О. И., Панфилова М. И., Новоселова О. В.
Перспективы применения наноструктурного материаловедения и наноэлектрони-ки в системах электромеханических преобразователей энергии 124
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Кульчицкий Н. А., Наумов А. В., Старцев В. В.
Новые тенденции развития рынка приборов на арсениде галлия 136
Полесский А. В., Соломонова Н. А.
Влияние пространственной неоднородности абсолютно черного тела на результаты измерения параметров фотоприемных устройств второго поколения «холодной» диафрагмой 148
Кондратенко В. С., Батрамеев Н. В.
Влияние геометрии электродного покрытия на параметры кварцевых резонаторов с частотами выше 125 МГц 155
C O N T E N T S
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
I. A. Grishina and V. A. Ivanov
Status of Scientific Research on Plasma Physics and Controlled Fusion in Russia in 2019 (Review of reports of the XLVII International Zvenigorod Conference, 2020) 89
PHOTOELECTRONICS
P. A. Vaganova and N. I. Iakovleva
GaAsSb/AlAsSb/InAsSb barrier heterostructure for detection of the radiation in the spectra range of 3.1–4.2 µm 109
M. A. Asayonak, A. O. Zenevich, O. V. Kochergina, and E. V. Novikov
Photocurrent amplification by avalanche photodetectors during microplasma
breakdown 117
PHYSICAL SCIENCE OF MATERIALS
S. V. Gandilyan, O. I. Poddaeva, M. I. Panfilova, and O. V. Novoselova
Some perspective issues of application of nanostructured material science and nanoelectronics in the systems of electromechanical energy converters for special purpose 124
PHYSICAL EQUIPMENT AND ITS ELEMENTS
N. A. Kulchitsky, A. V. Naumov, and V. V. Startsev
New trends in the development of the gallium arsenide devices market 136
A. V. Polesskiy and N. A. Solomonova
The influence of blackbody spatial non-uniformity on the parameters measuring for sec-ond-generation photodetectors with a cold-stop 148
V. S. Kondratenko and N. V. Batrameev
Study of the influence of the configuration of electrode coating on the parameters of high-frequency quartz resonators in frequency range above 125 MHz 155
Другие статьи выпуска
В ходе исследования влияния геометрии электродного покрытия на параметры высокочастотных кварцевых резонаторов в металлокерамических корпусах SMD (surface mounted device – прибор для поверхностного монтажа) на частоты свыше 125 МГц, экспериментально была подобрана оптимальная форма и толщина электродного покрытия. В процессе работы было выявлено оптимальное сочетание толщины и диаметра электрода. При толщине круглого алюминиевого электрода, равной 0,2 мкм, диаметр активного электрода следует выбирать в пределах от 20 до 35 толщин рабочей области.
В статье рассмотрен вопрос влияния неравномерности распределения температуры по излучающей поверхности АЧТ при проведении измерений параметров ФПУ второго поколения с «холодной» диафрагмой. В результате проведенных исследований выявлена необходимость проведения дополнительных проверок АЧТ с большой излучающей поверхностью при их использовании для контроля параметров ФПУ второго поколения с «холодными» диафрагмами.
В работе дан краткий обзор современного состояния электромеханической науки. Анализируются широкие спектры практического применения и перспективы дальнейшего развития её совершенно нового направления – микросистемной электромеханики. Рассмотрены некоторые перспективные направления применения новейших достижений нанонауки и наноструктурного материаловедения электротехнического назначения в тех отраслях жизнедеятельности человека (от медицинской робототехники до средств освоения космоса), в которых сегодняшний научно-технический и технологический прогресс базируется на комплекcном применении электромеханических преобразователей энергии специального назначения и их систем. Подробно обсуждаются два основных пути создания микроминиатюрных и наноэлектромеханических преобразователей энергии, как базовых элементов микросистемной электромеханики: «сверху вниз» и «снизу вверх». Описаны основные технологические приемы конструирования базовых функциональных элементов микросистемной электромеханики, охарактеризованы области их применения в традиционной и новой технике (информационных и ком-пьютерных технологиях, медицине, в аэрокосмических и системах и т. д.).
Рассмотрены процессы усиления фототока лавинными фотоприемниками при микроплазменном пробое и показано, что возникающие при этом микроплазменные импульсы заметно влияют на величину коэффициента усиления. Предложен способ определения коэффициента усиления фототока лавинных фотоприемников при наличии микроплазменного пробоя.
Установлено, что напряжение пробоя зависит от интенсивности оптического излучения вплоть до 2,5×10-7 Вт/см2 и обосновано, что для определения коэффициента усиления фототока при напряжениях питания, больших напряжения пробоя, необходимо использовать оптические импульсы с интенсивностью большей указанной и длительностью большей или равной 10,0 мкс.
В работе исследована новая рBn-архитектура на основе гетероструктуры GaAsSb/AlAsSb/InAsSb группы материалов A3B5, с барьерным слоем AlAsSb n-типа, поглощающим слоем InAsSb n-типа, коллекторным слоем GaAsSb р-типа проводи-мости, предназначенная для детектирования излучения в ИК-диапазоне спектра 3,1–4,2 мкм. У представленной структуры не имеется разрыва в валентной зоне, что позволяет работать в широком диапазоне напряжений смещения, не обедняя базовый активный слой InAsSb n-типа. Барьер в зоне проводимости, благодаря наличию в структуре широкозонного слоя AlAsSb составляет 1,0 эВ, что достаточно для блокирования электронной составляющей тока. Проведен анализ темновых токов и основных параметров рBn-структуры, получено, что при рабочей повышенной температуре Т 150 К и плотности темнового тока J 610-10 А/см2 значение обнаружительной способности достигает значения D* 2,51012 (см Вт-1Гц1/2).
Дан обзор новых наиболее интересных результатов, представленных на ежегодной XLVII Международной Звенигородской конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу, состоявшейся с 16 по 20 марта 2020 года в городе Звенигороде Московской области. Проведен анализ развития и достижений основных направлений исследований в области физики плазмы в России и их сравнение с работами за рубежом.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400