有人说，中国芯片制造落后的真正原因，是没有高端光刻机。其实这话只说对了一半，即使ASML将顶级的EUV光刻机卖给中国，中国也可能需要5-8年，重复别人做过的7纳米、5纳米、3纳米，不太可能一下跳到台积电面前去做2纳米芯片。更重要的是，即使同样是生产2纳米芯片，中芯国际在良率和稳定性方面，极有可能就玩不过台积电而最终导致抢不到订单。也就是说，硅芯片无论是在制造设备，还是制造工艺上都堪称被玩到极致的境界，在几乎全部专利被垄断的情况下，恐怕就不是一台EUV光刻机能够决定胜负的了。要不然，英特尔也懒得受台积电的气了，到2023年才开始生产7纳米芯片，不直接买台EUV生产3纳米芯片就可以了！
总体来看，如果硅芯片玩到2纳米制程是物理极限，那么现在开始着手量产3纳米的台积电，2纳米技术储备肯定是比较充分了的，就看什么时候心情好开始生产而已。也就是说，中国高端芯片制造注定只能是跟随者，很难有被超越的空间了。因此，将注意力集中在第三代半导体，把希望寄托在第三代半导体，是中国芯片出头天的不二选择。所谓的第三代半导体：就是以氮化镓、碳化硅、氧化锌和金刚石四大材料为代表的下一代半导体。具有抗高压、耐高温、传输速度快速，抗击游离辐射等特征，非常符合5G环境下的基站、快充、人造卫星、新能源 汽车 ，高压变电站，物联网等人工智能重要领域的应用。
第三代半导体为智能化时代而来，目前包括台积电、英特尔和三星第三代半导体也处于刚刚起步阶段。第三代半导体用什么设备来做，用什么工艺来做全部都是待确定，这给中国在该领域后来居上提供了巨大的机会。目前中国第三代半导体产业链正在快速形成中，有些终端产品已经实现量产。第三代半导体是个非常复杂的产业生态，中国不但具有巨大的市场，而且最敢尝试新产品。现在中国基本上从最底层技术开始优先使用本土品，从软件系统嵌入、终端产品标准化形成一条龙运作，外部第三代半导体产品想进入中国市场验证性能变得越来越难。中国在5G领先的情况下，凭借强大的制造业，必将在第三代半导体打造全球最完整的全产业链。
芯片早已经成为日常生活中不可替代的产品，任何的电子设备都会用上芯片。全球每年对芯片的需求都在几亿，几十亿颗以上。不过传统的芯片工艺几乎都是一致的，基于硅基材料生产芯片。
芯片的基础材料是硅，而硅的来源是在一堆沙子中不断提取纯度为99.99999%的硅。再将硅打磨成硅片，制成晶圆，最终经过上千道的工序形成芯片。而这一切的基础都是硅，因此市面上的芯片也被统称为硅基芯片。
然而硅基芯片也面临一个问题，那就是物理极限的限制。
随着芯片制程的不断突破，已经在向4nm，3nm甚至更先进的1nm发起 探索 ，但物理极限终会成为一道束缚。到时候硅基芯片到达尽头，可能人类 科技 也会陷入迟缓。
因此探究新工艺，新材料成为备受瞩目的热门话题。但真的有可能在硅基芯片之外取得新材料的突破吗？答案是有可能。
一则好消息传来，中国企业英诺赛科（苏州）半导体有限公司实现巨大突破，在硅基氮化镓材料上完成量产。英诺赛科已经建立起8英寸硅基氮化镓量产生产线，这也意味着不仅取得了新材料的攻克，而且进入到了量产阶段。
根据资料显示，硅基氮化镓芯片量产生产线建成之后，可实现年产值100亿，年产能也可以达到78万片硅基氮化镓芯片晶圆。
这是世界上首座氮化镓芯片量产项目，在中企的攻克下，对国产芯片的发展都会带来巨大的意义。
现如今业内正不断 探索 传统硅基芯片之外的新材料，新工艺。此前中科院研究的8英寸石墨烯晶圆就在半导体领域取得了显著进步，由于未实现量产，因此石墨烯制成的碳基芯片还处在研究阶段。
但氮化镓芯片则不同，英诺赛科已经立项建设生产线，将氮化镓推广量产。那么氮化镓能取得硅基芯片吗？性能表现又如何呢？
氮化镓属于第三代半导体材料，和硅不同的是，氮化镓无法靠自然界形成，必须要靠人工合成。其优势对比硅材料是很明显的，由氮化镓制成的器件，功率是硅的900倍。禁带宽带比硅高出3倍左右。击穿场强也高于硅11倍。
除此之外，氮化镓还有散热高，体积小，损耗小的优点。如果能够对氮化镓加以开发，取代硅基芯片是没有问题的。充电器，元器件等等部件，都能用上氮化镓。
硅基芯片统治了芯片界几十年，而研制出硅材料并掌握专利技术的是美国人。所以只要用上硅基芯片，不管有多少技术是自研的，从根源上就很难绕开美国技术。
并且摩尔定律即将到达极限已经是业内公认的事实，只不过是时间问题。当集成电路可容纳晶体管无法进一步提升时，那么就将迎来后摩尔时代的新挑战。也就是新材料，新工艺。
有的芯片企业重点研究封装，而有的则在 探索 芯片新材料。而中国要面临的后摩尔时代挑战在于产业链太宽，太长。大而不强是一个需要解决的问题，把产业链提升上去以后，才能顺利迎接挑战。
同时光刻机、光刻胶、芯片制程工艺等等，都还有很长的路要走。所以总的来说，中企能够攻克新材料，只是做好了迎接挑战的准备，真正的挑战还在后头。
美国掌握大量的芯片技术，所以2020年对中企实施芯片规则时，几乎没有一家企业能够逾越美国技术向中企攻克。这也让我们意识到，必须从根本上解决技术难题。
英诺赛科的氮化镓芯片或许只是迈出的第一步，想要改变整个芯片市场格局并非易事。所以期待能有更多的技术取得突破，到时候面对挑战，也能巍然矗立。
对英诺赛科的新材料突破你有什么看法呢？
台海网10月27日讯 据厦门日报报道 最近，“芯片”“IC”“光刻机”“三代半”等成为热门话题，在股票市场上，第三代半导体概念股也成为股市的热点。因此，我们有必要了解什么是第三代半导体？第三代半导体有哪些用途？对我国国民经济有什么意义？
半导体材料发展经历三个阶段
半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的一大类材料，半导体材料经历了三个发展阶段，不同阶段出现的材料被称为第一代、第二代、第三代半导体材料。
第一代半导体又称为“元素半导体”，典型如硅基和锗基半导体。20世纪50年代，锗在半导体中占主导地位，到了20世纪60年代逐渐被硅（Si）取代。目前硅的制造技术最成熟，应用最广，至今全球95%以上的半导体芯片和器件仍是用硅片生产出来的，广泛应用于信息处理和自动控制等领域。以集成电路（IC）为核心的现代微电子工业的发展，促进了全球整个IT信息产业的飞跃发展。硅材料自然界蕴藏量大，制造工艺成熟，成本低，人们对其性能最了解，在硅的表面很容易制备二氧化硅薄膜，非常适合于平面集成电路的制备，它在低压、大规模逻辑器件如CPU（电脑和手机的中央处理器）、人工智能芯片等电子和微电子领域具有较大的优势。但它工作频率不高、抗辐射性能不强、耐热和耐高压性能较差、光电性能差，因此在光电子领域和微波通信等应用方面受到局限。
20世纪80年代出现的第二代半导体是化合物半导体，包含有砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）以及许多其他Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体（由元素周期表ⅢA族和ⅤA族元素组成的一类半导体材料。如砷化镓、磷化镓等），具有高频、抗辐射、低功耗的特性，主要用于制作高频微波、毫米波器件以及发光电子器件，广泛应用于移动通信、光通讯、LED发光器件、激光器、GPS导航等，它引发了光电产业、互联网和移动通信的革命。但是砷化镓、磷化铟等材料中的镓和铟属于稀缺资源，且制造工艺难度较大，大尺寸晶圆制备难，成本较高，虽然它们在高频方面有优势，但在耐高温、大电流、大功率方面性能并无优势，并且有的还带有毒性，对环境有影响，使得第二代半导体材料的应用具有一定的局限性。
21世纪初出现的第三代半导体包含氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等化合物，又被称为宽禁带半导体，也被简称为“三代半”。它与前两代相比，具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电压、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力，更适合于制作高温、高频、大功率及抗辐射器件，可满足现代电子技术对高功率密度、高击穿电压、高频率响应，以及耐高温、抗辐射等在恶劣环境下工作可靠性的要求，因此，被认为是最有发展前景的半导体材料。但是由于制造工艺难度大、成本高，基于三代半材料的器件品种还较少，目前占半导体市场中的份额还很小。
半导体这三个所谓的“代”，并不是像移动通信3G、4G、5G那样“后一代替代前一代”的关系，而是新一代根据其特性在某些应用领域挤占了前一代的部分市场份额，同时也拓展了新的市场。它们各有各的优势，之间的关系与其说是“代”的关系，倒不如说是“兄弟”关系。
全产业链布局第三代半导体
我国是全球最大的半导体消费国，但我国的半导体产业发展相对滞后，产品80%以上靠国外进口，特别是高端芯片产品几乎完全依赖进口。目前，加快发展半导体产业已成为我国的一项重要战略任务。相对于第一代、第二代半导体，第三代半导体目前国际上尚处于起步发展阶段，我国追赶国际先进水平机会更大。虽然目前它的市场比重还比较小，但我国随着5G基建、特高压、城际高铁和城市轨道交通、新能源 汽车 充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等“新基建”的开展，未来对高频、高压、高功率密度、高能效器件的需求将加大，第三代半导体在这些方面有着无可比拟的优势。这些高端需求将带动第三代半导体技术进步和相关产品的开发，可以预见当需求拉动叠加成本降低，第三代半导体应用将迎来爆发性增长。
在2016年国务院发布的《“十三五”国家 科技 创新规划》中，第三代半导体被列为国家面向2030年重大项目之一。厦门市也把第三代半导体产业列入着力培育的具有发展潜力的十大未来产业。近年来在中央和各地政府出台政策的大力支持下，以及伴随新能源、智能制造、人工智能、5G通信等现代产业兴起所带来的庞大市场需求的推动下，一大批行业龙头企业近年来纷纷展开大规模投资，以期赢得发展先机。目前国内厂商在第三代半导体有全产业链的布局，产业已呈现快速发展势头。
夯实第三代半导体产业基础
虽然第三代半导体有着诸多优异的性能，但它也不是“万用神丹”。例如，智能手机中的处理器、电脑中的CPU等，从目前看不太有可能换为第三代半导体材料，至少在相当长的时间里第三代半导体还不可能完全取代前两代。
第三代半导体是以宽禁带为标志，决定了它的制造难度不可能比前两代低，暂且不说它能否制成各种功能的替代芯片，就是生产同样功能的器件，第三代半导体对制造工艺和设备的要求也不可能更低，成本也难以更低。
第三代半导体无论是单晶生长、外延层生长还是器件制造，目前处于领先地位仍是美国、欧洲、日本。况且许多基础的半导体工艺技术是相通的，无论哪一代半导体都需要，而在这些基础方面人家比我们强，想跳过或绕过这些薄弱点弯道超车或换道超车，是不太现实且有风险的。产业的发展有其自然规律，我们可以通过政策、资金等推动加快发展，而不应是光想着跳过、绕过或其他取巧的方式。要改变我们在半导体芯片方面的被动局面，光靠第三代半导体是不够的，更不是一朝一夕就能实现的，需要上游的材料和设备，中游的芯片设计、制造和封测，下游的应用等全产业链较长时期的共同努力，补上我们在半导体基础技术、工艺、设备等方面的短板，夯实基础，才有可能实现在第三代半导体突破性发展。（厦门市老科协 供稿）
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