Halvlederteknologier

Halvlederteknologier er et område innen elektronikk som bygger på halvledermaterialer for å styre elektrisk strøm. Grunnlaget ligger i materialer med justerbar ledningsevne, som kan endres gjennom doping og nanostrukturering. Slike teknologier muliggjør integrerte kretser med millioner av små funksjonelle enheter og danner kjernen i moderne datamaskiner, telekommunikasjon og forbrukerelektronikk.

Materialer varierer fra dominerende silisium til andre byggesteiner som germanium, galliumarsenid (GaAs), galliumnitride (GaN) og silisiumkarbid (SiC). Egenskapene til bandgap og mobilitet påvirker transistorens ytelse og energieffektivitet, og valget av materiale bestemmes av applikasjonen.

Produksjon foregår i rene rom og omfatter waferproduksjon, litografi, doping (diffusjon eller ionepåfylling), etsning og avsetning av materialer (kjemisk dampavsetning og fysisk dampavsetning). Etterbehandling, testing og emballering fullfører produksjonen. Prosessen er kapitalkrevende og avhenger av avanserte maskiner og presise prosesser.

Enheter og integrerte kretser: Grunneenhetene inkluderer dioder og transistorer; moderne IC-er bruker CMOS-teknologi (komplementær metall-oksid-halvleder), ofte med 3D-strukturer som FinFET i nyere prosesser. Bruksområder omfatter prosessorer, minne, strømdeler, tilkobling og optoelektronikk.

Bruksområder og marked: Halvlederteknologier finnes i biler, mobiltelefoner, datanettverk, industri og fornybar energi. Industrien er global og består av foundries (fremstillingsverksteder) og integrerte enhetsprodusenter; ledende aktører inkluderer TSMC, Samsung, Intel og GlobalFoundries.

Trender og utfordringer: Fremdriften omfatter avansert litografi (inkludert EUV), 3D-integrasjon og materialer som SiC og GaN for effektapplikasjoner. Utfordringer inkluderer høye produksjonskostnader, flaskehalsi geopolitiske forhold og bærekraft, samt håndtering av avfall og miljøpåvirkning.