Trotz oder wegen US-Boykotten Antimonid: China entwickelt modernste Halbleiter-Technologien

Von Henrik Bork*

Noch in diesem Jahr sollen in chinesischen Werken Laser-Chips entstehen, die auf so genannten Anitmonid-Materialien basieren. Damit könnte das Reich der Mitte einen Teil der US-Handelseinschränkungen umgehen.

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Zu den vorteilhaften physikalischen Eigenschaften von Antimonid-Materialien zählen Infrarot-Luminiszenz und ein gut justierbares Energieband. Damit sollen sie sich gut für den Aufbau von Laser-Chips eignen.
Zu den vorteilhaften physikalischen Eigenschaften von Antimonid-Materialien zählen Infrarot-Luminiszenz und ein gut justierbares Energieband. Damit sollen sie sich gut für den Aufbau von Laser-Chips eignen.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Chinesische Forscher machen Fortschritte bei der Entwicklung von Halbleitern der 4. Generation. Seine Versuche mit Antimonid-Materialien zeigten, dass sie „großes Potenzial“ für bestimmte funktionale Halbleiter haben, schreibt Niu Zhichuan vom Halbleiter-Institut der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) in einem Aufsatz für die chinesische Ausgabe des Fachmagazins „IEEE Spectrum“ vom Dezember.

Die chinesische Regierung fördert die Erforschung von Halbleitermaterialien mit schmaler Bandlücke (UNBG) in Schlüsselprojekten wie dem von Niu Zhichuan und seinem Team an der Akademie der Wissenschaften, ist dem Aufsatz zu entnehmen.

Gut für optoelektronische Materialien im Infrarot-Bereich

Antimonide (GaSB, InSb) hätten gewisse Eigenschaften, die sie besonders als optoelektronische Materialien im Infrarot-Bereich prädestinieren, heißt es in der Veröffentlichung der Wissenschaftler.

Damit erhält in China die UNGB-Entwicklungsrichtung starken Auftrieb, die sich neben der Erforschung von anderen Halbleiter-Materialien der 4. Generation, etwa denen mit extrem breiter Bandlücke (UWBG) wie Galliumoxid (Ga2O3), auch international immer weiter als eigenständige Disziplin behauptet.

Mit Antimonid-Materialien sind Verbundwerkstoffe gemeint, die auf Elementen der Gruppe 3 basieren, wie Aluminium (AI), Gallium (Ga) und Indium (In), sowie auf Elementen der Gruppe 5 wie Arsen (As) und Antimon (Sb). Zu ihren vorteilhaften physikalischen Eigenschaften zählen Infrarot-Luminiszenz und ein gut justierbares Energieband.

„Verglichen mit traditionellen Laser- und Detektions-Materialien hat dieses neue Halbleitermaterial ein besseres „lattice matching“ und bessere Uniformität. Es besitzt einmalige Vorteile wie eine gute Leistung, große Einzel-Chip-Substrat-Größe, sowie eine hohe Kompatibilität mit Vorbereitungs-Prozessen für Halbleiter,“ berichtet das chinesische Forschungsteam in der chinesischen Ausgabe von IEEE Spectrum.

Strategische Bedeutung für Chinas Halbleiterwirtschaft

Vor dem Hintergrund der Halbleiter-Boykotte der USA gegenüber China sind diese Forschungsanstrengungen für die chinesische Regierung und ihre führenden Forscher von strategischer Bedeutung. „Seit 2009 werde Antimonid-Materialien und -Geräte im Ausland auf den Listen von Blockade- und Monopol-Technologien geführt,“ schreibt die chinesische Wissenschaftszeitung Keji Ribao.

Während Washington die weitere wirtschaftliche Entwicklung Chinas also durch einen Exportboykott von solchem Know-how zu drosseln versucht, arbeitet man in der Volksrepublik selbst mit Hochdruck an eigenen Entwicklungen. Im Bereich Antimonide habe dies in China bereits 2005 begonnen, schreibt die Wissenschaftszeitung.

China forscht seit 2005 an Antimonid-Halbleitern

Und allmählich tragen die Anstrengungen erste Früchte. Chinas erste Produktions-Linie für Halbleiter auf Antimonid-Basis - wieder mit Hilfe eines Teams unter Leitung von Niu Zichuan - ist bereits vor einigen Monaten in der Stadt Jincheng in der Provinz Shanxi in Betrieb genommen worden.

Noch handelt es sich um Pilotprojekt, aber schon in diesem Jahr soll ein erster Schritt in Richtung kommerzielle Produktion genommen werden. „Wir rechnen damit, dass im Jahr 2022 eine Produktionskapazität von 10.000 Chips erreicht wird. Es wird Chinas erste Chip-Produktions-Linie für Halbleiter der 4. Generation werden,“ schrieb das Fachmagazin EET China kurz vor dem Jahreswechsel.

Ab 2022 will China Halbleiter der 4. Generation fertigen

Den Berichten zufolge konzentriert sich die Fertigung in Shanxi auf die „Schlüsseltechnologien von Laser-Chips auf Antimonid-Basis”. Besonders für Felder wie der Laserbearbeitung oder für medizinische Schneid-Aufgaben seien diese neu entwickelten Halbleiter geeignet, schreibt EET China.

Die Forschungen von Niu Zhichen und seinem Team hätten belegt, dass sich Antimonid-Materialien durch hohe Leistungsfähigkeit, geringen Energieverbrauch und kostengünstige Entwicklung” auszeichnen, heißt es in der Zusammenfassung des chinesisch-sprachigen Aufsatzes in IEEE Spectrum. Man sei auf dem Weg „vom Prinzip zum Halbleiter”.

Hinweis: Den Artikel hat DataCenter-Insider vom Schwesterportal „Elektronik Praxis“ übernommen.

* Henrik Bork ist Analyst bei Asia Waypoint, einem auf den chinesischen Markt fokussierten Beratungsunternehmen in Peking.

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