ఎలక్ట్రానిక్ మెటీరియల్స్: సెమీకండక్టర్ టెక్నాలజీ

సెమీకండక్టర్ టెక్నాలజీ ఆధునిక ఎలక్ట్రానిక్స్‌కు వెన్నెముకగా నిలుస్తుంది, స్మార్ట్‌ఫోన్‌లు మరియు కంప్యూటర్‌ల నుండి వైద్య పరికరాలు మరియు ఆటోమోటివ్ సిస్టమ్‌ల వరకు అన్నింటికీ ఇది ఆధారం. సెమీకండక్టర్ ఫాబ్రికేషన్‌లో పాల్గొన్న పదార్థాలు మరియు ప్రక్రియలను అర్థం చేసుకోవడం, ఇంజనీర్లు మరియు శాస్త్రవేత్తల నుండి వ్యాపార నిపుణులు మరియు పెట్టుబడిదారుల వరకు ఎలక్ట్రానిక్స్ పరిశ్రమలో ఉన్న ప్రతి ఒక్కరికీ చాలా ముఖ్యం. ఈ సమగ్ర గైడ్ ఎలక్ట్రానిక్ మెటీరియల్స్‌పై లోతైన విశ్లేషణను అందిస్తుంది, సెమీకండక్టర్ టెక్నాలజీ మరియు దాని ప్రపంచ ప్రభావంపై దృష్టి పెడుతుంది.

ఎలక్ట్రానిక్ మెటీరియల్స్ అంటే ఏమిటి?

ఎలక్ట్రానిక్ మెటీరియల్స్ అంటే ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో ఉపయోగించడానికి అనువైన విద్యుత్ లక్షణాలను కలిగి ఉన్న పదార్థాలు. ఈ పదార్థాలను విస్తృతంగా కండక్టర్లు (వాహకాలు), ఇన్సులేటర్లు (బంధకాలు), మరియు సెమీకండక్టర్లు (అర్ధవాహకాలు)గా వర్గీకరించవచ్చు.

• వాహకాలు, రాగి మరియు అల్యూమినియం వంటివి, వాటి ద్వారా విద్యుత్తు సులభంగా ప్రవహించడానికి అనుమతిస్తాయి.
• బంధకాలు, గ్లాస్ మరియు సిరామిక్స్ వంటివి, విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిరోధిస్తాయి.
• అర్ధవాహకాలు, సిలికాన్ మరియు జెర్మేనియం వంటివి, వాహకాలు మరియు బంధకాల మధ్య వాహకతను కలిగి ఉంటాయి. వాటి వాహకతను బాహ్య కారకాల ద్వారా నియంత్రించవచ్చు, ఇది వాటిని ట్రాన్సిస్టర్లు మరియు ఇతర ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలను నిర్మించడానికి అనువైనదిగా చేస్తుంది.

ఈ గైడ్ ప్రధానంగా సెమీకండక్టర్లపై దృష్టి పెడుతుంది, ముఖ్యంగా ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌ల (ICs) ఫాబ్రికేషన్‌లో ఉపయోగించే వాటిపై.

సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్స్: కీలక పాత్రధారులు

సిలికాన్ (Si)

సిలికాన్ ఇప్పటివరకు అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే సెమీకండక్టర్ పదార్థం. దాని సమృద్ధి, సాపేక్షంగా తక్కువ ఖర్చు, మరియు సుస్థాపితమైన ఫాబ్రికేషన్ ప్రక్రియలు దీనిని ఎలక్ట్రానిక్స్ పరిశ్రమలో ఆధిపత్య పదార్థంగా చేశాయి. సిలికాన్ ఒక అద్భుతమైన ఇన్సులేటర్ అయిన స్థానిక ఆక్సైడ్ (SiO2) ను ఏర్పరచగల సామర్థ్యం కూడా ఒక పెద్ద ప్రయోజనం.

సిలికాన్ యొక్క ప్రయోజనాలు:

• సమృద్ధి: భూమి పటలంలో సిలికాన్ రెండవ అత్యంత సమృద్ధిగా ఉండే మూలకం.
• ఖర్చు-సామర్థ్యం: సిలికాన్ ప్రాసెసింగ్ టెక్నాలజీ పరిణతి చెందింది మరియు సాపేక్షంగా చవకైనది.
• అద్భుతమైన ఇన్సులేటర్: సిలికాన్ డయాక్సైడ్ (SiO2) అనేది MOSFETలలో ఉపయోగించే అధిక-నాణ్యత ఇన్సులేటర్.
• ఉష్ణ స్థిరత్వం: సాధారణ ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మంచి ఉష్ణ స్థిరత్వం.

సిలికాన్ యొక్క ప్రతికూలతలు:

• తక్కువ ఎలక్ట్రాన్ మొబిలిటీ: ఇతర సెమీకండక్టర్లతో పోలిస్తే, సిలికాన్ తక్కువ ఎలక్ట్రాన్ మొబిలిటీని కలిగి ఉంటుంది, ఇది పరికరాల వేగాన్ని పరిమితం చేస్తుంది.
• పరోక్ష బ్యాండ్‌గ్యాప్: సిలికాన్ పరోక్ష బ్యాండ్‌గ్యాప్‌ను కలిగి ఉంది, ఇది ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ అనువర్తనాలకు (ఉదా., LEDs, లేజర్‌లు) తక్కువ సమర్థవంతంగా చేస్తుంది.

జెర్మేనియం (Ge)

జెర్మేనియం ట్రాన్సిస్టర్‌లలో ఉపయోగించిన మొదటి సెమీకండక్టర్ పదార్థాలలో ఒకటి, కానీ దాని తక్కువ బ్యాండ్‌గ్యాప్ మరియు ఉష్ణోగ్రత పట్ల అధిక సున్నితత్వం కారణంగా చాలా వరకు సిలికాన్ ద్వారా భర్తీ చేయబడింది. అయినప్పటికీ, హై-ఫ్రీక్వెన్సీ పరికరాలు మరియు ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్టర్లు వంటి కొన్ని ప్రత్యేక అనువర్తనాలలో జెర్మేనియం ఇప్పటికీ ఉపయోగించబడుతోంది.

జెర్మేనియం యొక్క ప్రయోజనాలు:

• అధిక ఎలక్ట్రాన్ మరియు హోల్ మొబిలిటీ: జెర్మేనియం సిలికాన్ కంటే అధిక ఎలక్ట్రాన్ మరియు హోల్ మొబిలిటీని కలిగి ఉంది, ఇది హై-స్పీడ్ పరికరాలకు అనుకూలంగా ఉంటుంది.

జెర్మేనియం యొక్క ప్రతికూలతలు:

• తక్కువ బ్యాండ్‌గ్యాప్: జెర్మేనియం సిలికాన్ కంటే తక్కువ బ్యాండ్‌గ్యాప్‌ను కలిగి ఉంది, ఇది గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద అధిక లీకేజ్ కరెంట్‌కు దారితీస్తుంది.
• అధిక ఖర్చు: జెర్మేనియం సిలికాన్ కంటే ఖరీదైనది.
• ఉష్ణ అస్థిరత: అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సిలికాన్ కంటే తక్కువ స్థిరంగా ఉంటుంది.

గాలియం ఆర్సెనైడ్ (GaAs)

గాలియం ఆర్సెనైడ్ అనేది ఒక కాంపౌండ్ సెమీకండక్టర్, ఇది కొన్ని అనువర్తనాలలో సిలికాన్‌తో పోలిస్తే ఉన్నతమైన పనితీరును అందిస్తుంది. ఇది సిలికాన్ కంటే అధిక ఎలక్ట్రాన్ మొబిలిటీ మరియు ప్రత్యక్ష బ్యాండ్‌గ్యాప్‌ను కలిగి ఉంది, ఇది హై-ఫ్రీక్వెన్సీ పరికరాలు, ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు (ఉదా., LEDs, లేజర్‌లు) మరియు సోలార్ సెల్స్‌కు అనుకూలంగా ఉంటుంది.

గాలియం ఆర్సెనైడ్ యొక్క ప్రయోజనాలు:

• అధిక ఎలక్ట్రాన్ మొబిలిటీ: GaAs సిలికాన్ కంటే గణనీయంగా అధిక ఎలక్ట్రాన్ మొబిలిటీని కలిగి ఉంది, ఇది వేగవంతమైన పరికరాలను అనుమతిస్తుంది.
• ప్రత్యక్ష బ్యాండ్‌గ్యాప్: GaAs ప్రత్యక్ష బ్యాండ్‌గ్యాప్‌ను కలిగి ఉంది, ఇది ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ అనువర్తనాలకు సమర్థవంతంగా చేస్తుంది.
• సెమీ-ఇన్సులేటింగ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లు: GaAs సబ్‌స్ట్రేట్‌లను సెమీ-ఇన్సులేటింగ్‌గా తయారు చేయవచ్చు, ఇది హై-ఫ్రీక్వెన్సీ సర్క్యూట్‌లలో పారాసిటిక్ కెపాసిటెన్స్‌ను తగ్గిస్తుంది.

గాలియం ఆర్సెనైడ్ యొక్క ప్రతికూలతలు:

• అధిక ఖర్చు: GaAs సిలికాన్ కంటే ఖరీదైనది.
• తక్కువ హోల్ మొబిలిటీ: GaAs సిలికాన్ కంటే తక్కువ హోల్ మొబిలిటీని కలిగి ఉంది.
• పెళుసుగా ఉంటుంది: GaAs సిలికాన్ కంటే పెళుసుగా ఉంటుంది మరియు ప్రాసెస్ చేయడం కష్టం.
• విషపూరితం: ఆర్సెనిక్ విషపూరితమైనది, ఇది పర్యావరణ మరియు భద్రతా ఆందోళనలను పెంచుతుంది.

ఇతర కాంపౌండ్ సెమీకండక్టర్లు

గాలియం ఆర్సెనైడ్ కాకుండా, ఇతర కాంపౌండ్ సెమీకండక్టర్లు ప్రత్యేక అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడతాయి. వీటిలో ఇవి ఉన్నాయి:

• ఇండియం ఫాస్ఫైడ్ (InP): హై-స్పీడ్ ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు మరియు హై-ఫ్రీక్వెన్సీ సర్క్యూట్‌లలో ఉపయోగిస్తారు.
• గాలియం నైట్రైడ్ (GaN): హై-పవర్ మరియు హై-ఫ్రీక్వెన్సీ పరికరాలు, అలాగే LEDs మరియు లేజర్‌లలో ఉపయోగిస్తారు.
• సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC): హై-పవర్ మరియు హై-టెంపరేచర్ పరికరాలలో ఉపయోగిస్తారు.
• మెర్క్యురీ కాడ్మియం టెల్ల్యురైడ్ (HgCdTe): ఇన్‌ఫ్రారెడ్ డిటెక్టర్లలో ఉపయోగిస్తారు.

సెమీకండక్టర్ ఫాబ్రికేషన్ ప్రక్రియలు: వేఫర్ నుండి చిప్ వరకు

సెమీకండక్టర్ ఫాబ్రికేషన్ అనేది ఒక సంక్లిష్టమైన మరియు బహు-దశల ప్రక్రియ, ఇది ఒక సెమీకండక్టర్ వేఫర్‌ను ఒక ఫంక్షనల్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌గా మార్చడాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ప్రధాన దశలు:

వేఫర్ తయారీ

ఈ ప్రక్రియ ఒక సింగిల్-క్రిస్టల్ సెమీకండక్టర్ ఇంగాట్ పెరుగుదలతో మొదలవుతుంది, సాధారణంగా జోక్రాల్స్కీ ప్రక్రియ లేదా ఫ్లోట్-జోన్ ప్రక్రియను ఉపయోగించి. ఆ ఇంగాట్‌ను పలుచని వేఫర్‌లుగా కట్ చేస్తారు, తర్వాత వాటిని నునుపైన మరియు లోప రహిత ఉపరితలాన్ని సృష్టించడానికి పాలిష్ చేస్తారు.

ఫోటోలిథోగ్రఫీ

ఫోటోలిథోగ్రఫీ అనేది ఒక కీలకమైన దశ, దీనిలో ప్యాటర్న్‌లను వేఫర్‌పై బదిలీ చేస్తారు. వేఫర్‌ను ఫోటోరెసిస్ట్ మెటీరియల్‌తో పూత పూస్తారు, ఇది కాంతికి సున్నితంగా ఉంటుంది. కావలసిన ప్యాటర్న్‌ను కలిగి ఉన్న ఒక మాస్క్‌ను వేఫర్‌పై ఉంచుతారు, మరియు వేఫర్‌ను అతినీలలోహిత కాంతికి బహిర్గతం చేస్తారు. బహిర్గతమైన ఫోటోరెసిస్ట్ ప్రాంతాలు తొలగించబడతాయి (పాజిటివ్ ఫోటోరెసిస్ట్) లేదా అలాగే ఉంటాయి (నెగటివ్ ఫోటోరెసిస్ట్), వేఫర్‌పై ఒక ప్యాటర్న్డ్ లేయర్‌ను సృష్టిస్తుంది.

ఎచింగ్

ఫోటోరెసిస్ట్ ద్వారా రక్షించబడని ప్రాంతాలలో వేఫర్ నుండి పదార్థాన్ని తొలగించడానికి ఎచింగ్ ఉపయోగించబడుతుంది. ఎచింగ్‌లో రెండు ప్రధాన రకాలు ఉన్నాయి: వెట్ ఎచింగ్ మరియు డ్రై ఎచింగ్. వెట్ ఎచింగ్ రసాయన ద్రావణాలను ఉపయోగించి పదార్థాన్ని తొలగిస్తుంది, అయితే డ్రై ఎచింగ్ ప్లాస్మాను ఉపయోగించి పదార్థాన్ని తొలగిస్తుంది.

డోపింగ్

డోపింగ్ అనేది సెమీకండక్టర్ పదార్థంలోకి దాని విద్యుత్ వాహకతను మార్చడానికి మలినాలను ప్రవేశపెట్టే ప్రక్రియ. డోపింగ్‌లో రెండు ప్రధాన రకాలు ఎన్-టైప్ డోపింగ్ (ఎక్కువ వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉన్న మూలకాలను ప్రవేశపెట్టడం, ఫాస్పరస్ లేదా ఆర్సెనిక్ వంటివి) మరియు పి-టైప్ డోపింగ్ (తక్కువ వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉన్న మూలకాలను ప్రవేశపెట్టడం, బోరాన్ లేదా గాలియం వంటివి). డోపింగ్ సాధారణంగా అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ లేదా డిఫ్యూజన్ ద్వారా సాధించబడుతుంది.

థిన్ ఫిల్మ్ డిపోజిషన్

థిన్ ఫిల్మ్ డిపోజిషన్ అనేది వేఫర్‌పై వివిధ పదార్థాల పలుచని పొరలను డిపాజిట్ చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. సాధారణ డిపోజిషన్ టెక్నిక్‌లు:

• కెమికల్ వేపర్ డిపోజిషన్ (CVD): వేఫర్ ఉపరితలంపై ఒక రసాయన ప్రతిచర్య జరుగుతుంది, ఇది ఒక పలుచని ఫిల్మ్‌ను డిపాజిట్ చేస్తుంది.
• ఫిజికల్ వేపర్ డిపోజిషన్ (PVD): ఒక టార్గెట్ నుండి పదార్థం బాష్పీభవనం చెందుతుంది లేదా స్పుట్టర్ చేయబడుతుంది మరియు వేఫర్‌పై డిపాజిట్ చేయబడుతుంది.
• అటామిక్ లేయర్ డిపోజిషన్ (ALD): ఒక పలుచని ఫిల్మ్ పొరల వారీగా డిపాజిట్ చేయబడుతుంది, ఇది ఫిల్మ్ మందం మరియు కూర్పుపై ఖచ్చితమైన నియంత్రణను అనుమతిస్తుంది.

మెటలైజేషన్

మెటలైజేషన్ సర్క్యూట్‌లోని వివిధ భాగాల మధ్య విద్యుత్ కనెక్షన్‌లను సృష్టించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. అల్యూమినియం లేదా రాగి వంటి మెటల్ పొరలు డిపాజిట్ చేయబడి, ఇంటర్‌కనెక్ట్‌లను ఏర్పరచడానికి ప్యాటర్న్ చేయబడతాయి.

టెస్టింగ్ మరియు ప్యాకేజింగ్

ఫాబ్రికేషన్ తర్వాత, సర్క్యూట్‌లు సరిగ్గా పనిచేస్తున్నాయని నిర్ధారించుకోవడానికి వేఫర్‌లను పరీక్షిస్తారు. లోపభూయిష్ట సర్క్యూట్‌లు విస్మరించబడతాయి. తర్వాత ఫంక్షనల్ సర్క్యూట్‌లను వేఫర్ నుండి వేరు చేసి (డైసింగ్) వ్యక్తిగత చిప్‌లుగా ప్యాక్ చేస్తారు. ప్యాకేజింగ్ చిప్‌ను పర్యావరణం నుండి రక్షిస్తుంది మరియు బయటి ప్రపంచానికి విద్యుత్ కనెక్షన్‌లను అందిస్తుంది.

కీలకమైన సెమీకండక్టర్ పరికరాలు

డయోడ్‌లు

డయోడ్ అనేది రెండు-టెర్మినల్ ఎలక్ట్రానిక్ భాగం, ఇది ప్రధానంగా ఒకే దిశలో కరెంట్‌ను ప్రవహింపజేస్తుంది. డయోడ్‌లు రెక్టిఫైయర్‌లు, వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్‌లు మరియు స్విచ్‌ల వంటి వివిధ అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడతాయి.

ట్రాన్సిస్టర్‌లు

ట్రాన్సిస్టర్ అనేది మూడు-టెర్మినల్ ఎలక్ట్రానిక్ భాగం, దీనిని స్విచ్ లేదా యాంప్లిఫైయర్‌గా ఉపయోగించవచ్చు. ట్రాన్సిస్టర్‌లలో రెండు ప్రధాన రకాలు:

• బైపోలార్ జంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు (BJTs): BJTs కరెంట్‌ను ప్రవహింపజేయడానికి ఎలక్ట్రాన్‌లు మరియు హోల్స్‌ రెండింటినీ ఉపయోగిస్తాయి.
• ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు (FETs): FETs కరెంట్ ప్రవాహాన్ని నియంత్రించడానికి ఒక విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఉపయోగిస్తాయి. అత్యంత సాధారణ రకం FET మెటల్-ఆక్సైడ్-సెమీకండక్టర్ ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్ (MOSFET).

MOSFETలు ఆధునిక డిజిటల్ సర్క్యూట్‌ల పని గుర్రాలు. ఇవి మైక్రోప్రాసెసర్‌ల నుండి మెమరీ చిప్‌ల వరకు అన్నింటిలోనూ ఉపయోగించబడతాయి.

ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లు (ICs)

ఒక ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ (IC), దీనిని మైక్రోచిప్ లేదా చిప్ అని కూడా అంటారు, ఇది ఒకే సెమీకండక్టర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై ఫాబ్రికేట్ చేయబడిన ట్రాన్సిస్టర్‌లు, డయోడ్‌లు, రెసిస్టర్‌లు మరియు కెపాసిటర్‌ల వంటి అనేక భాగాలను కలిగి ఉన్న ఒక సూక్ష్మీకరించిన ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్. ICలు చిన్న ఫార్మ్ ఫ్యాక్టర్‌లో సంక్లిష్టమైన ఎలక్ట్రానిక్ సిస్టమ్‌ల సృష్టిని అనుమతిస్తాయి.

మూర్స్ లా మరియు స్కేలింగ్

1965లో గోర్డాన్ మూర్ ప్రతిపాదించిన మూర్స్ లా ప్రకారం, ఒక మైక్రోచిప్‌పై ట్రాన్సిస్టర్‌ల సంఖ్య సుమారుగా ప్రతి రెండు సంవత్సరాలకు రెట్టింపు అవుతుంది. ఇది గత కొన్ని దశాబ్దాలుగా ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల పనితీరు మరియు సామర్థ్యాలలో నాటకీయ పెరుగుదలకు దారితీసింది. అయితే, ట్రాన్సిస్టర్‌లు చిన్నవిగా మారుతున్న కొద్దీ, మూర్స్ లాను కొనసాగించడం మరింత కష్టమవుతుంది. సవాళ్లు:

• క్వాంటం ఎఫెక్ట్స్: చాలా చిన్న కొలతలలో, క్వాంటం ఎఫెక్ట్స్ ముఖ్యమైనవిగా మారతాయి మరియు పరికర పనితీరును ప్రభావితం చేయగలవు.
• పవర్ డిస్సిపేషన్: ట్రాన్సిస్టర్‌లు దట్టంగా మారిన కొద్దీ, పవర్ డిస్సిపేషన్ పెరుగుతుంది, ఇది వేడెక్కడం సమస్యలకు దారితీస్తుంది.
• ఫాబ్రికేషన్ సంక్లిష్టత: చిన్న ట్రాన్సిస్టర్‌లను ఫాబ్రికేట్ చేయడానికి మరింత సంక్లిష్టమైన మరియు ఖరీదైన తయారీ ప్రక్రియలు అవసరం.

ఈ సవాళ్లు ఉన్నప్పటికీ, పరిశోధకులు మరియు ఇంజనీర్లు ట్రాన్సిస్టర్ సైజ్‌లను స్కేల్ డౌన్ చేయడం మరియు పరికర పనితీరును మెరుగుపరచడం కోసం నిరంతరం కొత్త పదార్థాలు మరియు ఫాబ్రికేషన్ టెక్నిక్‌లను అభివృద్ధి చేస్తున్నారు.

సెమీకండక్టర్ టెక్నాలజీలో అభివృద్ధి చెందుతున్న పోకడలు

కొత్త పదార్థాలు

సెమీకండక్టర్ పరికరాలలో సిలికాన్‌ను భర్తీ చేయడానికి లేదా దానికి అనుబంధంగా ఉండటానికి పరిశోధకులు కొత్త పదార్థాలను అన్వేషిస్తున్నారు. వీటిలో ఇవి ఉన్నాయి:

• ద్వి-మితీయ పదార్థాలు: గ్రాఫేన్ మరియు మాలిబ్డినమ్ డైసల్ఫైడ్ (MoS2) వంటి పదార్థాలు ప్రత్యేకమైన ఎలక్ట్రానిక్ లక్షణాలను అందిస్తాయి మరియు అల్ట్రా-థిన్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు మరియు ఇతర పరికరాలను సృష్టించడానికి ఉపయోగించబడతాయి.
• హై-k డైలెక్ట్రిక్స్: సిలికాన్ డయాక్సైడ్ కంటే అధిక డైలెక్ట్రిక్ స్థిరాంకాలు ఉన్న పదార్థాలు MOSFETలలో లీకేజ్ కరెంట్‌ను తగ్గించడానికి ఉపయోగిస్తారు.
• III-V సెమీకండక్టర్లు: GaN మరియు InP వంటి కాంపౌండ్ సెమీకండక్టర్లు హై-ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు హై-పవర్ అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడుతున్నాయి.

3D ఇంటిగ్రేషన్

3D ఇంటిగ్రేషన్ అనేది ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌ల సాంద్రత మరియు పనితీరును పెంచడానికి ఒకదానిపై ఒకటిగా బహుళ సెమీకండక్టర్ పరికరాల పొరలను పేర్చడం. ఈ టెక్నాలజీ తక్కువ ఇంటర్‌కనెక్ట్ పొడవులు, తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం మరియు పెరిగిన బ్యాండ్‌విడ్త్ వంటి అనేక ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది.

న్యూరోమార్ఫిక్ కంప్యూటింగ్

న్యూరోమార్ఫిక్ కంప్యూటింగ్ మరింత సమర్థవంతమైన మరియు శక్తివంతమైన కంప్యూటర్‌లను సృష్టించడానికి మానవ మెదడు యొక్క నిర్మాణం మరియు పనితీరును అనుకరించాలని లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది. ఈ విధానంలో సమాంతర ప్రాసెసింగ్ చేయగల మరియు డేటా నుండి నేర్చుకోగల కొత్త రకాల ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు మరియు ఆర్కిటెక్చర్‌లను ఉపయోగించడం ఉంటుంది.

క్వాంటం కంప్యూటింగ్

క్వాంటం కంప్యూటింగ్, సూపర్ పొజిషన్ మరియు ఎంటాంగిల్‌మెంట్ వంటి క్వాంటం-మెకానికల్ దృగ్విషయాలను ఉపయోగించి, క్లాసికల్ కంప్యూటర్‌లకు అసాధ్యమైన గణనలను చేస్తుంది. క్వాంటం కంప్యూటర్‌లు ఔషధ ఆవిష్కరణ, పదార్థాల శాస్త్రం మరియు క్రిప్టోగ్రఫీ వంటి రంగాలను విప్లవాత్మకంగా మార్చగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నాయి.

ప్రపంచ సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ

సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ ఒక ప్రపంచ పరిశ్రమ, దీనిలో ప్రధాన సంస్థలు ప్రపంచంలోని వివిధ దేశాలలో ఉన్నాయి. కీలక ప్రాంతాలు:

• యునైటెడ్ స్టేట్స్: ఇంటెల్, AMD, మరియు క్వాల్‌కామ్‌తో సహా ప్రపంచంలోని ప్రముఖ సెమీకండక్టర్ కంపెనీలకు నిలయం.
• తైవాన్: సెమీకండక్టర్ తయారీకి ఒక ప్రధాన కేంద్రం, TSMC మరియు UMC వంటి కంపెనీలు ఫౌండ్రీ మార్కెట్‌లో ఆధిపత్యం చెలాయిస్తున్నాయి.
• దక్షిణ కొరియా: శాంసంగ్ మరియు SK హైనిక్స్ వంటి సంస్థలకు నిలయం, ఇవి మెమరీ చిప్‌లు మరియు ఇతర సెమీకండక్టర్ పరికరాల ప్రముఖ తయారీదారులు.
• చైనా: వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతున్న సెమీకండక్టర్ మార్కెట్, దేశీయ తయారీ సామర్థ్యాలలో పెట్టుబడులు పెరుగుతున్నాయి.
• జపాన్: రెనెసాస్ ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు తోషిబా వంటి కంపెనీలకు నిలయం, ఇవి ఆటోమోటివ్ సెమీకండక్టర్లు మరియు ఇతర ఎలక్ట్రానిక్ భాగాలలో ప్రత్యేకత కలిగి ఉన్నాయి.
• యూరప్: ఇన్ఫినియాన్ మరియు NXP వంటి కంపెనీలతో, ఆటోమోటివ్, ఇండస్ట్రియల్, మరియు భద్రతా అనువర్తనాలపై దృష్టి పెడుతుంది.

ప్రపంచ సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ అత్యంత పోటీతత్వంతో ఉంటుంది, కంపెనీలు కొత్త పదార్థాలు, పరికరాలు, మరియు తయారీ ప్రక్రియలను అభివృద్ధి చేయడానికి నిరంతరం ఆవిష్కరణలు చేస్తాయి. ప్రభుత్వ విధానాలు, వాణిజ్య ఒప్పందాలు, మరియు భౌగోళిక-రాజకీయ కారకాలు కూడా పరిశ్రమ ల్యాండ్‌స్కేప్‌ను తీర్చిదిద్దడంలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి.

సెమీకండక్టర్ టెక్నాలజీ భవిష్యత్తు

సెమీకండక్టర్ టెక్నాలజీ నిరంతరం అభివృద్ధి చెందుతోంది, వేగవంతమైన, చిన్న, మరియు మరింత శక్తి-సమర్థవంతమైన ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల కోసం నిరంతరం పెరుగుతున్న డిమాండ్ దీనికి కారణం. సెమీకండక్టర్ టెక్నాలజీ భవిష్యత్తులో ఇవి ఉండవచ్చు:

• నిరంతర స్కేలింగ్: పరిశోధకులు సూక్ష్మీకరణ యొక్క పరిమితులను ఛేదించడం కొనసాగిస్తారు, చిన్న మరియు మరింత శక్తివంతమైన ట్రాన్సిస్టర్‌లను సృష్టించడానికి కొత్త పదార్థాలు మరియు ఫాబ్రికేషన్ టెక్నిక్‌లను అన్వేషిస్తారు.
• మరింత ప్రత్యేక పరికరాలు: సెమీకండక్టర్ పరికరాలు ఆర్టిఫిషియల్ ఇంటెలిజెన్స్, ఇంటర్నెట్ ఆఫ్ థింగ్స్ (IoT), మరియు ఆటోమోటివ్ ఎలక్ట్రానిక్స్ వంటి నిర్దిష్ట అనువర్తనాల కోసం మరింత ప్రత్యేకంగా మారతాయి.
• అధిక ఇంటిగ్రేషన్: 3D ఇంటిగ్రేషన్ మరియు ఇతర అధునాతన ప్యాకేజింగ్ టెక్నాలజీలు మరింత సంక్లిష్టమైన మరియు ఇంటిగ్రేటెడ్ సిస్టమ్‌ల సృష్టిని అనుమతిస్తాయి.
• సుస్థిర తయారీ: పర్యావరణ ప్రభావాన్ని తగ్గించడం మరియు సుస్థిర తయారీ పద్ధతులను ప్రోత్సహించడంపై దృష్టి పెట్టడం.

ఎలక్ట్రానిక్ మెటీరియల్స్ మరియు సెమీకండక్టర్ టెక్నాలజీ యొక్క ప్రాథమిక సూత్రాలను అర్థం చేసుకోవడం ద్వారా, వ్యక్తులు మరియు సంస్థలు ఈ డైనమిక్ మరియు వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతున్న రంగం యొక్క సవాళ్లు మరియు అవకాశాలను ఎదుర్కోవడానికి మెరుగైన స్థితిలో ఉంటారు.

ముగింపు

సెమీకండక్టర్ టెక్నాలజీ ఆధునిక సమాజానికి ఒక కీలకమైన ఎనేబ్లర్, ఇది లెక్కలేనన్ని ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు మరియు సిస్టమ్‌లకు ఆధారం. మనం మరింత డిజిటల్ ప్రపంచం వైపు వెళ్తున్న కొద్దీ, సెమీకండక్టర్ల ప్రాముఖ్యత పెరుగుతూనే ఉంటుంది. ఈ గైడ్ ఎలక్ట్రానిక్ మెటీరియల్స్ పై సమగ్ర అవలోకనాన్ని అందించింది, సెమీకండక్టర్ టెక్నాలజీ, కీలక పదార్థాలు, ఫాబ్రికేషన్ ప్రక్రియలు మరియు భవిష్యత్ పోకడలపై దృష్టి పెట్టింది. ఈ ప్రాథమిక భావనలను అర్థం చేసుకోవడం ద్వారా, పాఠకులు సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమ యొక్క సంక్లిష్టతలు మరియు సవాళ్లపై మరియు ప్రపంచ ఆర్థిక వ్యవస్థపై దాని ప్రభావంపై లోతైన ప్రశంసను పొందగలరు.