據(jù)路透社報道，美國周五對支持生產(chǎn)先進半導(dǎo)體和燃氣渦輪發(fā)動機的技術(shù)實施了新的出口管制，美國稱這些技術(shù)對其國家安全至關(guān)重要。
美國商務(wù)部表示，此舉涵蓋的“新興和基礎(chǔ)技術(shù)”包括氧化鎵和金剛石，因為“利用這些材料的設(shè)備顯著增加了軍事潛力”。
商務(wù)部工業(yè)和安全部副部長艾倫·埃斯特維茲 (Alan Estevez) 表示：“允許半導(dǎo)體和發(fā)動機等技術(shù)更快、更高效、更長時間和更惡劣條件下運行的技術(shù)進步可能會改變商業(yè)和軍事領(lǐng)域的游戲規(guī)則。” “當我們認識到風險和收益，并與我們的國際合作伙伴一起行動時，我們可以確保實現(xiàn)我們共同的安全目標。”
這四項技術(shù)是 42 個參與國在 2021 年 12 月會議上達成共識控制的項目之一。美國的出口管制涵蓋了比國際協(xié)議更廣泛的技術(shù)，包括用于生產(chǎn)半導(dǎo)體的額外設(shè)備、軟件和技術(shù)。
氧化鎵和金剛石使半導(dǎo)體“能夠在更惡劣的條件下工作，例如在更高的電壓或更高的溫度下。使用這些材料的設(shè)備顯著增加了軍事潛力，”Commerce 說。
該部門表示，這些控制包括 ECAD，這是一種用于驗證集成電路或印刷電路板的軟件工具，“可以推進許多商業(yè)和軍事應(yīng)用，包括國防和通信衛(wèi)星”。
據(jù)美國商務(wù)部介紹，使用氧化鎵和金剛石這兩種超寬帶隙半導(dǎo)體制成的芯片可以在更惡劣的條件下工作，例如在更高的電壓或溫度下，使用它們的設(shè)備“顯著增加了軍事潛力”
至于稱為 ECAD 的電子計算機輔助設(shè)計軟件則用于開發(fā)具有全柵場效應(yīng)晶體管或 GAAFET 結(jié)構(gòu)的集成電路。軍事和航空航天國防工業(yè)使用 ECAD 軟件來設(shè)計復(fù)雜的集成電路。GAAFET 是設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)“更快、更節(jié)能、更耐輻射的集成電路”的技術(shù)的關(guān)鍵，這些集成電路具有軍事用途，包括國防衛(wèi)星
此外，可用于火箭和高超音速系統(tǒng)的增壓燃燒（PGC）技術(shù)也納入了管制。
氧化鎵的關(guān)鍵優(yōu)勢與突破
康奈爾大學(xué)的工程師和材料科學(xué)家在他們的實驗室設(shè)備套件中增加了一種最先進的工具，以幫助研究氧化鎵，這種材料通常被視為碳化硅和氮化鎵的繼承者，是許多電力電子應(yīng)用的首選半導(dǎo)體。
材料科學(xué)與工程助理研究教授哈里·奈爾(Hari Nair)的Duffield Hall實驗室于6月30日開始運行Agnitron Agilis 100金屬有機化學(xué)氣相沉積(MOCVD)系統(tǒng)。它已經(jīng)被專門校準，以創(chuàng)建氧化鎵薄膜，一種因其處理高電壓、功率密度和頻率的能力而備受珍視的半導(dǎo)體材料。這些特性使其成為電動汽車、可再生能源和5G通信等應(yīng)用的理想材料。
Nair說:“氧化鎵的另一個關(guān)鍵優(yōu)勢是能夠從熔融形態(tài)生長出這種材料的單晶，這將是擴大基底尺寸的關(guān)鍵。”這種放大能力對于工業(yè)上采用新半導(dǎo)體材料制造的電子設(shè)備非常重要。”
鎵氧化物MOCVD系統(tǒng)通過在加熱的單晶半導(dǎo)體襯底上噴涂金屬-有機鎵前驅(qū)體來工作。加熱會導(dǎo)致前驅(qū)體分解，釋放出鎵原子，然后鎵原子與硅片表面的氧原子結(jié)合，形成高質(zhì)量的氧化鎵晶體層。
MOCVD是生產(chǎn)化合物半導(dǎo)體外延薄膜的行業(yè)標準，如iii族砷化物、iii族磷化物和iii族氮化物，它們在光學(xué)和移動通信以及固態(tài)照明等應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。近五年來，MOCVD法生長的氧化鎵質(zhì)量穩(wěn)步提高。
Nair說:“有了這個系統(tǒng)，我們可以在直徑達2英寸的基底上，在廣泛可調(diào)的氧化化學(xué)勢下生長薄膜。”“它還具有非常高的基板溫度能力，我們可以將基板加熱到1500攝氏度。襯底溫度越高，薄膜質(zhì)量越好，這是提高電子器件性能的關(guān)鍵。”
Nair計劃與AFRL-Cornell中心的外延解決方案和校園其他地方的研究人員合作，優(yōu)化氧化鎵的MOCVD，這將使材料更具有經(jīng)濟吸引力，以尋求高精度，大批量生產(chǎn)的制造商。
Nair說:“有必要使電力電子產(chǎn)品更緊湊、更高效。”“其中一個夢想是把一個小房子大小的變電站縮小到手提箱大小。這種創(chuàng)新將是創(chuàng)建智能電網(wǎng)的關(guān)鍵，而基于氧化鎵半導(dǎo)體的電力電子產(chǎn)品是實現(xiàn)這一目標的一個跳板。”
“氧化鎵提供的寬禁帶非常好，但如果不能在大面積基片上生長，那么從實用的角度來看，它將是一個難題，”Nair說。“氧化鎵有很大的發(fā)展前景，但我們還沒到那一步。”
