Работы автора

Приведен исторический обзор рынка поликремния начиная с 80−х гг. XX в., и предложена периодизация развития рынка. Выделены два этапа развития солнечной энергетики и мирового производства поликремния. Дано описание исторической динамики рынка поликремния, включая технологические оценки, возможности поставки, производственные затраты и тенденции использования. Отмечено, что сложилась новая олигопольная структура рынка поликремния и новые производители, особенно из Азии, вошли в ограниченное число участников. Это привело к более чем 10−кратному увеличению мировых производственных мощностей или в абсолютных цифрах
к 320 тыс. т/год в период 2005—2015 гг.

Длительное и разрушительное воздействие на цены, вызванное избыточной мощностью и конкуренцией, привело в среднем к снижению цен на поликремний на 30 % в год за прошедшие четыре года. Сложившиеся таким образом цены на поликремний являются крайне низкими, что не способствует появлению новых участников рынка.

Однако при отсутствии макроэкономического замедления экономики высока вероятность, что перепроизводство поликремния будет сбалансировано растущим потреблением в ближайшие 3—4 года. Тогда, сегодняшние низкие цены на поликремний не позволят отрасли перейти в разряд инвестиционно−привлекательных.

Инвестиционно−привлекательная ситуация на рынке является необходимым условием перехода к следующему третьему этапу развития рынка поликремния, поскольку строительство современных предприятий по выпуску поликремния характеризуется значительными финансовыми затратами и этот фактор будет только возрастать. Предложены оценки уровня инвестиционно−привлекательной цены на поликремний с привлечением понятия внутренней нормы доходности инвестиционного проекта. Очерчена область наиболее вероятных показателей — цена поликремния, объемы производства, удельные капитальные инвестиции и текущие удельные затраты, — которые должны сложиться к наступлению 3 этапа развития рынка поликремния.

In the article the supply-demand balance for semiconducting polycrystalline silicon (polysilicon)
is investigated and an attempt is made to make a forecast until 2018. The assessment of the condition of solar power and global polysilicon production in 2014 is provided. Currently, the capacities of polysilicon producers in the world exceed the demand for it; however, there is no consensus view regarding estimated consumption in the next few years and when overproduction is exhausted. The large producers manufacturing polysilicon with low production costs are prevailing at present. The top-10 producers—Hemlock, REC, OCI, Wacker, GCL, TBEA XinJiang Silicon, LDK, Daqo New Energy, Tokuyama, and SunEdison (ex-MEMC)— have a total production capacity of about 250000 tons of polysilicon. There is also an area of uncertainty in which there are about 80–90 producers with different degrees of production readiness and different achieved efficiencies and productivity. The description of the modern polysilicon market is given, including the technology assessments, supply capabilities, manufacturing costs, and silicon utilization trends, as well as an estimate and prospects until 2018. Theree possible scenarios are considered, which were chosen to outline the area of the most probable development variants. It is established that in the absence of a slowdown in the global economy, the probability of solving the problems of polysilicon overproduction due to growing consumption is high and demand for new polysilicon production capacities will return within the next 3–4 years.

Дан обзор докладов, представленных на Форуме «Микроэлектроника 2024»на секции 12 «Технологии оптоэлектроники и фотоники», посвященных современному состоянию и перспективам развития.

Продолжен предпринятый ранее в ряде работ анализ современного состояния рынка GaAs и приборов на его основе. Двойное полупроводниковое соединение арсенид галлия (GaAs) — традиционный материал СВЧ-электроники. До недавних пор одним из наиболее быстрорастущих сегментов рынка применений этого материала были высокочастотные интегральные схемы на GaAs для мобильной телефонии. Однако, парадигма развития рынка GaAs меняется. Новым двигателем развития мирового рынка арсенида галлия становится фотоника и терагерцовая техника. Это означает, что в технологиях выращивания монокристаллов GaAs произойдет смена акцентов в сторону кристаллов «оптоэлектронного качества», получаемых методом вертикальной направленной кристаллизации. В средне- и долгосрочной перспективе мировые рынки пластин и эпитаксиальных структур GaAs будут расти. В ближайшей перспективе необходимо учитывать последствия пандемии COVID. Пока рынок GaAs тесно связано с разработками на рынке смартфонов. Очень вероятно, что после длительного периода роста рынок GaAs будет второй год подряд сокращаться — производство GaAs в 2020 году может снизиться на 11—12 %. Если предположить, что пандемия будет как-то взята под контроль в 2021 году, общее производство смартфонов вероятно, вырастет начиная с 2021 г.
На данный момент российский рынок полупроводниковых соединений для развития фотоники и электронно-компонентной базы (GaAs и др.) имеет незначительный объем и в ближайшей перспективе не достигнет уровня, необходимого для появления конкурентоспособного отечественного производителя, даже при условии выполнения программ импортозамещения. В то же время, существует понимание, что для создания современной электронной компонентной базы в России необходимо развивать производства исходных материалов.

Развитие рынка инфракрасных (ИК) тепловизионных приборов с момента их возникновения было обусловлено прежде всего применением этих устройств в военной технике. Сегодня спрос на тепловизионные камеры наблюдения в военном секторе по-прежнему обеспечивает некоторый рост рынка. Но парадигма развития изменилась – основное увеличение объема выпускаемой продукции связано с гражданской термографией, охранным и пожарным наблюдением, персональными системами ночного видения (PVS) и локальными рынками безопасности (муниципальными, частными и пр.).
Растущий спрос на тепловизионные ИК-системы, продиктованный как военным, так и гражданским применением, в свою очередь, вызовет рост мирового рынка тепловых фотоприемных устройств в ближайшие годы.

Продолжен предпринятый в работе [1] анализ современного состояния рынка GaAs и приборов на его основе.

До недавних пор одним из наиболее быстрорастущих сегментов рынка применений этого материала были высокочастотные интегральные схемы на GaAs для мобильной телефонии. Однако парадигма развития рынка GaAs меняется. Новым двигателем развития мирового рынка арсенида галлия становится фотоника.

В обзоре рассмотрены инфракрасные детекторы тепловизионной техники. Устройства востребованы в системах и комплексах гражданской и медицинской термографии, охранного и пожарного наблюдения, персональных системах
ночного видения и обеспечения безопасности. Представлено сравнение фотонных и тепловых детекторов разного типа от разных мировых производителей. Дан экспертный прогноз изменений динамики роста рынка и тенденций его пост-пандемического развития.

В работе обсуждается современное состояние технологии получения, а также особенности мирового рынка арсенида галлия, дан анализ тенденций его развития. Рассмотрены особенности различных технологий выращивания кристаллов арсенида галлия; проведен анализ характеристик получаемых материалов, приборов на их основе, а также основных производителей.

Продолжено обсуждение проблем, связанных с развитием технологии детекторов излучения терагерцового диапазона. Продолжено рассмотрение основных физических явлений и недавний прогресс в различных методах детектирования терагерцевого излучения – прямого детектирования (в ч. 1) и гетеродинного детектирования (в ч. 2). Обсуждаются преимущества и недостатки сенсоров прямого детектирования и сенсоров с гетеродинным детектированием.

В работе обсуждаются проблемы, связанные с развитием технологии детекторов излучения терагерцового диапазона. Рассмотрены основные физические явления и недавний прогресс в различных методах детектирования терагерцового излучения (прямого детектирования и гетеродинного детектирования). Обсуждаются преимущества и недостатки сенсоров прямого детектирования и сенсоров с гетеродинным детектированием. В части 1 рассмотрен ряд особенностей прямого детектирования и дано описание некоторых типов терагерцовых детекторов прямого обнаружения. В части 2 будет дано описание гетеродинного детектирования и продолжено описание некоторых типов современных фотонных терагерцовых приемников.

Продолжается обсуждение вопросов, связанных с развитием детекторов излучения терагерцового диапазона. Рассматриваются методы повышения коэффициента поглощения терагерцового излучения, применяемые при разработке и создании матричных неохлаждаемых микроболометрических приемников ТГц-излучения. Практически полное поглощение ТГц-излучения достигается при использовании:

1. антенн, нагруженных на резистивную нагрузку, 2) тонких металлических поглотителей, 3) метаматериалов или частотно-селективных поверхностей, 4) золотой черни и 5) углеродных материалов, в первую очередь, вертикально ориентированных углеродных нанотрубок. В случае антенн и тонких металлических поглотителей, при помощи толстого слоя диэлектрика дополнительно повышается эффективная толщина зазора между отражателем и мембраной болометра, и применяются дополнительные резонаторы, образованные зазором между болометром и входным окном. Для повышения ширины полосы чувствительности применяют болометры инвертированного типа с поглотителями на основе тонких металлических поглотителей.

Рассмотрено текущее состояние и перспективы развития мировых рынков полупроводникового поликристаллического кремния и монокристаллического солнечного и электронного кремния, получаемого методом Чохральского (Cz-Si). Отмечено, что после периода низких цен на ПКК, что препятствовало инвестициям в отрасль, наступает период выравнивания цен до уровня инвестиционной привлекательности. Приведены оценки баланса спроса и предложения до 2024 года и в долгосрочной перспективе. Проанализированы основные технологические схемы получения ПКК и Cz-Si в современных условиях. Отмечено, что некоторый профицит рынка ПКК сохранится в ближайшей и среднесрочной перспективе. Однако, провозглашенный всеми правительствами «зеленый поворот» в энергетике, развитие локальных рынков и восстановление цен до инвестиционно-привлекательного уровня, способствовало появлению новых проектов заводов по производству ПКК. Отечественная солнечная энергетика наконец приблизилась к порогу, который делает рентабельным реализацию всей технологической цепочки производства фотовольтаической продукции. Следующим этапом должно стать расширение локализованного производства Cz-Si в дополнение к существующему сегодня единственному производству в Подольске