পঞ্চম প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী উপকরণগুলির ভবিষ্যদ্বাণী এবং চ্যালেঞ্জ

অর্ধপরিবাহী উপাদানগুলি তথ্য যুগের মূল ভিত্তি এবং অর্ধপরিবাহী উপাদানগুলির পুনরাবৃত্তি সরাসরি মানুষের প্রযুক্তিগত অগ্রগতির সীমানা নির্ধারণ করে।প্রথম প্রজন্মের সিলিকন-ভিত্তিক অর্ধপরিবাহী থেকে আজকের চতুর্থ প্রজন্মের অতি প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ উপকরণ পর্যন্ত, উদ্ভাবনের প্রতিটি তরঙ্গ যোগাযোগ, শক্তি, কম্পিউটিং এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে দ্রুত উন্নয়নকে চালিত করেছে।

চার প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী উপাদানগুলির বৈশিষ্ট্য এবং প্রজন্মের প্রতিস্থাপন যুক্তি বিশ্লেষণ করে,আমরা পঞ্চম প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টরগুলির সম্ভাব্য দিকনির্দেশনা অনুমান করতে পারি এবং এই ক্ষেত্রে চীনের অগ্রগতির পথ নিয়ে আলোচনা করতে পারি।.

I. চার প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর উপকরণের বৈশিষ্ট্য এবং প্রজন্মের প্রতিস্থাপন যুক্তি

প্রথম প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর:

সিলিকন এবং জারম্যানিয়ামের "প্রাথমিক যুগ"

• বৈশিষ্ট্যঃসিলিকন (Si) এবং জার্মানিয়াম (Ge) এর মতো মৌলিক অর্ধপরিবাহী দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা, তারা কম খরচে, পরিপক্ক প্রক্রিয়াকরণ এবং উচ্চ নির্ভরযোগ্যতার মতো সুবিধাগুলি সরবরাহ করেছিল।তারা তুলনামূলকভাবে সংকীর্ণ ব্যান্ডস্পেসের দ্বারা সীমাবদ্ধ ছিল (Si: 1.12 eV, Ge: 0.67 eV), যার ফলে দুর্বল ভোল্টেজ প্রতিরোধ এবং অপর্যাপ্ত উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি কর্মক্ষমতা।

• অ্যাপ্লিকেশনঃইন্টিগ্রেটেড সার্কিট, সোলার সেল, নিম্ন ভোল্টেজ এবং নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইস।

• প্রতিস্থাপনের কারণঃযোগাযোগ এবং অপটোইলেকট্রনিক্সের ক্ষেত্রে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি এবং উচ্চ-তাপমাত্রার পারফরম্যান্সের চাহিদা বেড়ে যাওয়ার সাথে সাথে সিলিকন ভিত্তিক উপকরণগুলি আর প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারেনি।

দ্বিতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর:

যৌগিক অর্ধপরিবাহীর "অপটোইলেকট্রনিক বিপ্লব"

• বৈশিষ্ট্যঃIII-V যৌগিক অর্ধপরিবাহী দ্বারা উপস্থাপিত যেমন গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (GaAs) এবংইন্ডিয়াম ফসফাইড (InP), এই উপকরণগুলি বৃহত্তর ব্যান্ডগ্যাপ (GaAs: 1.42 eV) এবং উচ্চ ইলেকট্রন গতিশীলতার বৈশিষ্ট্যযুক্ত, যা তাদের উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি এবং অপটোইলেকট্রনিক অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত করে তোলে।

• অ্যাপ্লিকেশনঃ৫জি আরএফ ডিভাইস, লেজার, স্যাটেলাইট যোগাযোগ।

• চ্যালেঞ্জ:উপাদানগুলির ঘাটতি (উদাহরণস্বরূপ, ইন্ডিয়ামের প্রাচুর্য মাত্র 0.001%) এবং উচ্চ উত্পাদন ব্যয়, বিষাক্ত উপাদানগুলির সাথে (যেমন আর্সেনিক) জড়িত।

• প্রতিস্থাপনের কারণঃনতুন শক্তি এবং উচ্চ-ভোল্টেজ পাওয়ার সরঞ্জামগুলির আবির্ভাব আরও উচ্চতর ভোল্টেজ প্রতিরোধের এবং দক্ষতার দাবি করেছিল, যা বিস্তৃত ব্যান্ডগ্যাপ উপকরণগুলির উত্থানকে প্ররোচিত করেছিল।

তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর:

ব্রড ব্যান্ডগ্যাপ উপকরণগুলির "শক্তি বিপ্লব"

• বৈশিষ্ট্যঃসিলিকন কার্বাইড (সিআইসি) এবং গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (গান) এর চারপাশে কেন্দ্রীভূত, এই উপকরণগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে বৃহত্তর ব্যান্ডগ্যাপ (সিআইসিঃ 3.2 eV, গানঃ 3.4 eV), উচ্চ বিভাজন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র,উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি পারফরম্যান্স।

• অ্যাপ্লিকেশনঃনতুন জ্বালানি গাড়ির বৈদ্যুতিক ড্রাইভ সিস্টেম, ফোটোভোলটাইক ইনভার্টার, ৫জি বেস স্টেশন।

• উপকারিতা:সিলিকন-ভিত্তিক ডিভাইসের তুলনায়, তারা শক্তি খরচ ৫০% এরও বেশি হ্রাস করে এবং ডিভাইসের ভলিউম ৭০% হ্রাস করে।

• প্রতিস্থাপনের কারণঃকৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা এবং কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের মতো উদীয়মান ক্ষেত্রগুলি আরও উচ্চতর পারফরম্যান্সের সাথে উপাদানগুলির দাবি করেছিল, যার ফলে অতি-বিস্তৃত ব্যান্ডগ্যাপ উপকরণগুলির আবির্ভাব ঘটে।

চতুর্থ প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর:

আল্ট্রা-ওয়াইড ব্যান্ডগ্যাপ উপকরণগুলির "অত্যন্ত অগ্রগতি"

• বৈশিষ্ট্যঃপ্রতিনিধিত্ব করেন(Ga2O3) এবং হীরা (C), এই উপকরণগুলি ব্যান্ডগ্যাপ (Ga2O3: 4.8 eV) আরও প্রসারিত করে, অতি-নিম্ন পরিবাহিতা প্রতিরোধের, অতি-উচ্চ ভোল্টেজ প্রতিরোধের এবং উল্লেখযোগ্য ব্যয় হ্রাসের সম্ভাবনা সরবরাহ করে।
   

• অ্যাপ্লিকেশনঃআল্ট্রা-হাই ভোল্টেজ পাওয়ার চিপ, গভীর ইউভি ডিটেক্টর, কোয়ান্টাম যোগাযোগ ডিভাইস.
   

• অগ্রগতি:গ্যালিয়াম অক্সাইড ডিভাইসগুলি 8000V এর বেশি ভোল্টেজ সহ্য করতে পারে, সিআইসি ডিভাইসের তুলনায় কার্যকারিতা তিনগুণ।
   

• প্রতিস্থাপন লজিকঃকম্পিউটিং ক্ষমতা এবং শক্তি দক্ষতার জন্য বিশ্বব্যাপী চাহিদা যেমন শারীরিক সীমাবদ্ধতার কাছাকাছি, নতুন উপকরণগুলি কোয়ান্টাম স্কেলে পারফরম্যান্স লাফাতে সক্ষম হবে।
   

II. পঞ্চম প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টরগুলির প্রবণতাঃ

কোয়ান্টাম উপকরণ এবং দ্বি-মাত্রিক কাঠামোর "ভবিষ্যতের ব্লুপ্রিন্ট"
 

যদি "ব্যান্ডগ্যাপ সম্প্রসারণ + কার্যকরী সংহতকরণের" বিবর্তনীয় পথ অব্যাহত থাকে, পঞ্চম প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী নিম্নলিখিত দিকগুলিতে ফোকাস করতে পারেঃ