值此背景下,以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体成为市场聚焦的新赛道。根据Yole预测数据, 2025年全球以半绝缘型衬底制备的GaN器件市场规模将达到20亿美元,2019-2025年复合年均增长率高达12%! 其中,军工和通信基站设备是GaN器件主要的应用市场,2025年市场规模分别为11.1亿美元和7.31亿美元
全球以导电型碳化硅衬底制备的SiC器件市场规模到2025年将达到25.62亿美元,2019- 2025年复合年均增长率高达30%! 其中,新能源汽车和光伏及储能是SiC器件主要的应用市场, 2025年市场规模分别为15.53亿美元和3.14亿美元。
本文中,我们将针对第三代半导体产业多个方面的话题,与国内外该领域知名半导体厂商进行探讨解析。
20世纪50年代以来,以硅(Si)、锗(Ge)为代的第一代半导体材料的出现,取代了笨重的电子管,让以集成电路为核心的微电子工业的发展和整个IT产业的飞跃。人们最常用的CPU、GPU等产品,都离不开第一代半导体材料的功劳。可以说是由第一代半导体材料奠定了微电子产业的基础。
然而由于硅材料的带隙较窄、电子迁移率和击穿电场较低等原因,硅材料在光电子领域和高频高功率器件方面的应用受到诸多限制。因此,以砷化镓(GaAs)为代表的第二代半导体材料开始崭露头角,使半导体材料的应用进入光电子领域,尤其是在红外激光器和高亮度的红光二极管方面。与此同时,4G通信设备因为市场需求增量暴涨,也意味着第二代半导体材料为信息产业打下了坚实基础。
在第二代半导体材料的基础上,人们希望半导体元器件具备耐高压、耐高温、大功率、抗辐射、导电性能更强、工作速度更快、工作损耗更低特性,第三代半导体材料也正是基于这些特性而诞生。
笔者注意到,对于第三代半导体产业各家半导体大厂的看法也重点集中在 “高效”、“降耗”、“突破极限” 等核心关键词上。
安森美中国汽车OEM技术负责人吴桐博士 告诉笔者: “第三代半导体优异的材料特性可以突破硅基器件的应用极限,同时带来更好的性能,这也是未来功率半导体最主流的方向。” 他表示随着第三代半导体技术的普及,传统成熟的行业设计都会有突破点和优化的空间。
英飞凌科技电源与传感系统事业部大中华区应用市场总监程文涛 则从能源角度谈到,到2025年,全球可再生能源发电量有望超过燃煤发电量,将推动第三代半导体器件的用量迅速增长。 在用电端,由于数据中心、5G通信等场景用电量巨大,节电降耗的重要性凸显,也将成为率先采用第三代半导体器件做大功率转换的应用领域。
第三代半导体材料区别于前两代半导体材料最大的区别就在于带隙的不同。 第一代半导体材料属于间接带隙,窄带隙第二代半导体材料属于直接带隙,同样也是窄带隙二第三代半导体材料则是全组分直接带隙,宽禁带。
和前两代半导体材料相比,更宽的禁带宽度允许材料在更高的温度、更强的电压与更快的开关频率下运行。
随着碳化硅、氮化镓等具有宽禁带特性(Eg>2.3eV)的新兴半导体材料相继出现,世界各国陆续布局、产业化进程快速崛起。具体来看:
与硅相比, 碳化硅拥有更为优越的电气特性 :
1.耐高压 :击穿电场强度大,是硅的10倍,用碳化硅制备器件可以极大地 提高耐压容量、工作频率和电流密度,并大大降低器件的导通损耗
2.耐高温 :半导体器件在较高的温度下,会产生载流子的本征激发现象,造成器件失效。禁带宽度越大,器件的极限工作温度越高。碳化硅的禁带接近硅的3倍,可以保证碳化硅器件在高温条件下工作的可靠性。硅器件的极限工作温度一般不能超过300℃,而碳化硅器件的极限工作温度可以达到600℃以上。同时,碳化硅的热导率比硅更高,高热导率有助于碳化硅器件的散热,在同样的输出功率下保持更低的温度,碳化硅器件也因此对散热的设计要求更低,有助于实现设备的小型化
3.高频性能 :碳化硅的饱和电子漂移速率是硅的2倍,这决定了碳化硅器件可以实现更高的工作频率和更高的功率密度。基于这些优良的特性,碳化硅衬底的使用极限性能优于硅衬底,可以满足高温、高压、高频、大功率等条件下的应用需求,已应用于射频器件及功率器件。
氮化镓则具有宽禁带、高电子漂移速度、高热导率、耐高电压、耐高温、抗腐蚀、耐辐照等突出优点。 尤其是在光电子器件领域,氮化镓器件作为LED照明光源已广泛应用,还可制备成氮化镓基激光器在微波射频器件方面,氮化镓器件可用于有源相控阵雷达、无线电通信、基站、卫星等军事 或者民用领域氮化镓也可用于功率器件,其比传统器件具有更低的电源损耗。
半导体行业有个说法: “一代材料,一代技术,一代产业” ,在第三代半导体产业规模化出现之前,也还存在着不少亟待解决的技术难题。
第三代半导体全产业链十分复杂,包括衬底→外延→设计→制造→封装。 其中,衬底是所有半导体芯片的底层材料,起到物理支撑、导热、导电等作用外延是在衬底材料上生长出新的半导体晶层,这些外延层是制造半导体芯片的重要原料,影响器件的基本性能设计包括器件设计和集成电路设计,其中器件设计包括半导体器件的结构、材料,与外延相关性很大制造需要通过光刻、薄膜沉积、刻蚀等复杂工艺流程在外延片上制作出设计好的器件结构和电路封装是指将制造好的晶圆切割成裸芯片。
前两个环节衬底和外延生长正是第三代半导体生产工艺及其难点所在。我们重点挑选碳化硅、氮化镓两种典型的第三代半导体材料来看,它们的生产制备到底还面临哪些问题。
从碳化硅来看,还需要“降低衬底生长缺陷,以及提高工艺效率” 。首先碳化硅单晶制备目前最常用的是物理气相输运法(PVT)或籽晶的升华法,而碳化硅单晶在形成最终的短圆柱状之前,还需要通过机械加工整形、切片、研磨、抛光等化学机械抛光和清洗等工艺才能成为衬底材料。
这一机械、化学制造过程存在着加工困难、制造效率低、制造成本高等问题。此外,如果再加上考虑单晶加工的效率和成本问题,那还能够保障晶片具备良好的几何形貌,如总厚度变化、翘曲度、变形,而且晶片表面质量(粗糙度、划伤等)是否过关等,这都是碳化硅衬底制备中的巨大挑战。
此外,碳化硅材料是目前仅次于金刚石硬度的材料,材料的机械加工主要以金刚石磨料为基础切割线、切割刀具、磨削砂轮等工具。这些工具的制备难度大,使用寿命短,加工成本高,为了延长工具寿命、提高加工质量,往往会采用微量或极低速进给量,这就牺牲了碳化硅材料制备的整体生产效率。
对于氮化镓来说,则更看重“衬底与外延材料需匹配”的难题 。由于氮化镓在高温生长时“氮”的离解压很高,很难得到大尺寸的氮化镓单晶材料,当前大多数商业器件是基于异质外延的,比如蓝宝石、AlN、SiC和Si材料衬底来替代氮化镓器件的衬底。
但问题是这些异质衬底材料和氮化镓之间的晶格失配和热失配非常大,晶格常数差异会导致氮化镓衬底和外延层界面处的高密度位错缺陷,严重的话还会导致位错穿透影响外延层的晶体质量。这也就是为什么氮化镓更看重衬底与外延材料需匹配的难点。
在落地到利用第三代半导体材料去解决具体问题时,程文涛告诉OFweek维科网·电子工程, 英飞凌的碳化硅器件所采用的沟槽式结构解决了大多数功率开关器件的可靠性问题。
比如现在大多数功率开关器件产品采用的是平面结构,难以在开关的效率上和长期可靠性上得到平衡。采用平面结构,如果要让器件的效率提高,给它加点电,就能导通得非常彻底,那么它的门级就需要做得非常薄,这个很薄的门级结构,在长期运行的时候,或者在大批量运用的时候,就容易产生可靠性的问题。
如果要把它的门级做的相对比较厚,就没办法充分利用沟道的导通性能。而采用沟槽式的做法就能够很好地解决这两个问题。
吴桐博士则从产业化的角度提出, 第三代半导体技术的难点在于有关设计技术和量产能力的协调,以及对长期可靠性的保障。尤其是量产的良率,更需要持续性的优化,降低成本,提升可靠性。
观察当前半导体市场可以发现,占据市场九成以上的份额的主流产品依然是硅基芯片。
但近些年来,“摩尔定律面临失效危机”的声音不绝于耳,随着芯片设计越来越先进,芯片制造工艺不断接近物理极限和工程极限,芯片性能提升也逐步放缓,且成本不断上升。
业界也因此不断发出质疑,未来芯片的发展极限到底在哪,一旦硅基芯片达到极限点,又该从哪个方向下手寻求芯片效能的提升呢?笔者通过采访发现,国内外厂商在面对这一问题时,虽然都表达出第三代半导体产业未来值得期待,但也齐齐提到在这背后还需要重点解决的成本问题。
“目前硅基半导体从架构上、从可靠性、从性能的提升等方面,基本上已经接近了物理极限。第三代半导体将接棒硅基半导体,持续降低导通损耗,在能源转换的领域作出贡献,” 程文涛也为笔者描述了当前市场上的一种现象:可能会存在一些定价接近硅基半导体的第三代半导体器件,但并不代表它的成本就接近硅基半导体。因为那是一种商业行为,就是通过低定价来催生这个市场。
以目前的工艺来讲,第三代半导体的成本还是远高于硅基半导体 ,程文涛表示:“至少在可见的将来,第三代半导体不会完全取代第一代半导体。因为从性价比的角度来说,在非常宽的应用范围中,硅基半导体目前依然是不二之选。第三代半导体目前在商业化上的瓶颈就是成本很高,虽然在迅速下降,但依然远高于硅基半导体。”
作为中国碳化硅功率器件产业化的倡导者之一,泰科天润同样也表示对第三代半导体产业发展的看好。
虽然碳化硅单价目前比硅高不少,但从系统整体的角度来看,可以节约电感电容以及散热片。如果是大功率电源系统整体角度看成本未必更高,同时还能更好地提升效率。 这也是为什么现阶段虽然单器件碳化硅比硅贵,依然不少领域客户已经批量使用了。
从器件的角度来看,碳化硅从四寸过度到六寸,未来往八寸甚至十二寸发展,碳化硅器件的成本也将大幅度下降。据泰科天润介绍,公司新的碳化硅六寸线于去年就已经实现批量出货,为客户提供更高性价比的产品,有些产品实现20-30%的降价幅度。除此之外,泰科天润耗时1年多成功开发了碳化硅减薄工艺,在Vf水平不变的情况下,可以缩小芯片面积,进一步为客户提供性价比更高的产品。
泰科天润还告诉笔者:“这两年随着国外友商的缺货或涨价,比如一些高压硅器件,这些领域已经出现碳化硅取代硅的现象。随着碳化硅晶圆6寸产线生产技术的成熟,8寸晶圆的发展,碳化硅器件有望与硅基器件达到相同的价格水平。”
吴桐博士认为, 目前来看在不同的细分市场,第三代半导体跟硅基器件是一个很好的互补,也是价钱vs性能的一个平衡。随着第三代半导体的成熟以及成本的降低,最终会慢慢取代硅基产品成为主流方案。
那么对于企业而言,该如何发挥第三代半导体的综合优势呢?吴桐博士表示,于安森美而言,首先是要垂直整合,保证稳定的供应链,可长期规划的产能布局以及达到客观的投资回报率其次是在技术研发上继续发力,比如Rsp等参数,相比行业水准,实现用更小的半导体面积实现相同功能,这样单个器件成本得以优化第三是持续地提升FE/BE良率,等效的降低成本第四是与行业大客户共同开发定义新产品,保证竞争力以及稳定的供需关系最后也是重要的一点,要帮助行业共同成长,蛋糕做大,产能做强,才能使得单价有进一步下降的空间。
第三代半导体产业究竟掀起了多大的风口?根据《2020“新基建”风口下第三代半导体应用发展与投资价值白皮书》内容:2019年我国第三代半导体市场规模为94.15亿元,预计2019-2022年将保持85%以上平均增长速度,到2022年市场规模将达到623.42亿元。
其中,第三代半导体衬底市场规模从7.86亿元增长至15.21亿元,年复合增速为24.61%,半导体器件市场规模从86.29亿元增长至608.21亿元,年复合增速为91.73%。
得益于第三代半导体材料的优良特性,它在 光电子、电力电子、通讯射频 等领域尤为适用。具体来看:
光电子器件 包括发光二极管、激光器、探测器、光子集成电路等,多用于5G通信领域,场景包括半导体照明、智能照明、光纤通信、光无线通信、激光显示、高密度存储、光复印打印、紫外预警等
电力电子器件 包括碳化硅器件、氮化镓器件,多用于新能源领域,场景包括消费电子、新能源汽车、工业、UPS、光伏逆变器等
微波射频器件 包括HEMT(高电子迁移率晶体管)、MMIC(单片微波集成电路)等,同样也是用在5G通信领域,不过场景则更加高端,包括通讯基站及终端、卫星通讯、军用雷达等。
现阶段,欧美日韩等国第三代半导体企业已形成规模化优势,占据全球市场绝大多数市场份额。我国高度重视第三代半导体发展,在研发、产业化方面出台了一系列支持政策。国家科技部、工信部等先后开展了“战略性第三代半导体材料项目部署”等十余个专项,大力支持第三代半导体技术和产业发展。
早在2014年,工信部发布的《国家集成电路产业发展推进纲要》提出设立国家产业投资基金,重点支持集成电路等产业发展,促进工业转型升级,同时鼓励社会各类风险投资和股权投资基金进入集成电路领域在去年全国人大发布《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中,进一步强调培育先进制造业集群,推动集成电路、航空航天等产业创新发展。瞄准人工智能、量子信息、集成电路等前沿领域,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。
具体来看当前主要应用领域的发展情况:
1.新能源汽车
新能源汽车行业是未来市场空间巨大的新兴市场,全球范围内新能源车的普及趋势明朗。随着电动汽车的发展,对功率半导体器件需求量日益增加,成为功率半导体器件新的经济增长点。得益于碳化硅功率器件的高可靠性及高效率特性,在车载级的电机驱动器、OBC及DC/DC部分,碳化硅器件的使用已经比较普遍。对于非车载充电桩产品, 由于成本的原因,目前使用比例还相对较低,但部分厂商已开始利用碳化硅器件的优势,通过降低冷却等系统的整体成本找到了市场。
2.光伏
光伏逆变器曾普遍采用硅器件,经过40多年的发展,转换效率和功率密度等已接近理论极限。碳化硅器件具有低损耗、高开关频率、高适用性、降低系统散热要求等优点,将在光伏新能源领域得到广泛应用。例如,在住宅和商业设施光伏系统中的组串逆变器里,碳化硅器件在系统级层面带来成本和效能的好处。
3.轨道交通
未来轨道交通对电力电子装置,比如牵引变流器、电力电子电压器等提出了更高的要求。采用碳化硅功率器件可以大幅度提高这些装置的功率密度和工作效率,有助于明显减轻轨道交通的载重系统。目前,受限于碳化硅功率器件的电流容量,碳化硅混合模块将首先开始替代部分硅IGBT模块。未来随着碳化硅器件容量的提升,全碳化硅模块将在轨道交通领域发挥更大的作用。
4.智能电网
目前碳化硅器件已经在中低压配电网开始了应用。未来更高电压、更大容量、更低损耗的柔性输变电将对万伏级以上的碳化硅功率器件具有重大需求。碳化硅功率器件在智能电网的主要应用包括高压直流输电换流阀、柔性直流输电换流阀、灵活交流输电装置、高压直流断路器、电力电子变压器等装置中。
第三代半导体自从在2021年被列入十四五规划后,相关概念持续升温,迅速成为超级风口,投资热度高居不下。
时常会听到业内说法称,第三代半导体国内外都是同一起跑线出发,目前大家差距相对不大,整个产业发展仍处于爆发前的“抢跑”阶段,对国内而言第三代半导体材料更是有望成为半导体产业的“突围先锋”,但事实真的是这样吗?
从起步时间来看,欧日美厂商率先积累专利布局,比如 英飞凌一直走在碳化硅技术的最前沿,从30年前(1992年)开始包含碳化硅二极管在内的功率半导体的研发,在2001年发布了世界上第一款商业化碳化硅功率二极管 ,此后至今英飞凌不断推出了各种性能优异的碳化硅功率器件。除了产品本身,英飞凌在2018年收购了Siltectra,致力于通过冷切割技术优化工艺流程,大幅提高对碳化硅原材料的利用率,有效降低碳化硅的成本。
安森美也是第三代半导体产业布局中的佼佼者,据笔者了解, 安森美通过收购上游碳化硅供应企业GTAT实现了产业链的垂直整合,确保产能和质量的稳定。同时借助安森美多年的技术积累以及几年前收购Fairchild半导体基因带来的技术补充,安森美的碳化硅技术已经进入第三代,综合性能在业界处于领先地位 。目前已成为世界上少数提供从衬底到模块的端到端碳化硅方案供应商,包括碳化硅球生长、衬底、外延、器件制造、同类最佳的集成模块和分立封装方案。
具体到技术上, 北京大学教授、宽禁带半导体研究中心主任沈波 也曾提出,国内第三代半导体和国际上差距比较大,其中很重要的领域之一是碳化硅功率电子芯片。这一块国际上已经完成了多次迭代,虽然8英寸技术还没投入量产,但是6英寸已经是主流技术,二极管已经发展到了第五代,三极管也发展到了第三代,IGBT也已进入产业导入前期。
另外车规级的碳化硅MOSFET模块在意法半导体率先通过以后,包括罗姆、英飞凌、科锐等国际巨头也已通过认证,国际上车规级的碳化硅芯片正逐渐走向规模化生产和应用。反观国内,目前真正量产的主要还是碳化硅二极管,工业级MOSFET模块估计到明年才能实现规模量产,车规级碳化硅模块要等待更长时间才能量产。
泰科天润也直言,国内该领域仍处于后发追赶阶段:器件方面,从二极管的角度, 国产碳化硅二极管基本上水平和国外差距不大,但是碳化硅MOSFET国内外差距还是有至少1-2代的差距 可靠性方面,国外碳化硅产品市场应用推广较早,积累了更加丰富的应用经验,对产品可靠性的认知,定义以及关联解决可靠性的方式都走得更前一些,国内厂家也在推广市场的过程中逐步积累相关经验产业链方面,国外厂家针对碳化硅的材料优势,相关匹配的产业链都做了对应的优化设计,使之能更加契合的体现碳化硅的材料优势。
OFweek维科网·电子工获悉,泰科天润在湖南新建的碳化硅6寸晶圆产线,第一期60000片/六寸片/年。此产线已经于去年实现批量出货,2022年始至4月底已经接到上亿元销售订单。 作为国内最早从事碳化硅芯片生产研发的公司,泰科天润积累了10余年的生产经验,针对特定领域可以结合自身的研发,生产和工艺一体化,快速为客户开发痛点新品 ,例如公司全球首创的史上最小650V1A SOD123,专门针对解决自举驱动电路已经替换高压小电流Si FRD解决反向恢复的痛点问题而设计。
虽然说IDM方面,我国在碳化硅器件设计方面有所欠缺,少有厂商涉及于此,但后发追赶者也不在少数。
就拿碳化硅产业来看,单晶衬底方面国内已经开发出了6英寸导电性碳化硅衬底和高纯半绝缘碳化硅衬底。 山东天岳、天科合达、河北同光、中科节能 均已完成6英寸衬底的研发,中电科装备研制出6英寸半绝缘衬底。
此外,在模块、器件制造环节我国也涌现了大批优秀的企业,包括 三安集成、海威华芯、泰科天润、中车时代、世纪金光、芯光润泽、深圳基本、国扬电子、士兰微、扬杰科技、瞻芯电子、天津中环、江苏华功、大连芯冠、聚力成半导体 等等。
OFweek维科网·电子工程认为,随着我国对新型基础建设的布局展开和“双碳”目标的提出,碳化硅和氮化稼等第三代半导体的作用也愈发凸显。
上有国家支持政策,下有新能源汽车、5G通信等旺盛市场需求, 我国第三代半导体产业也开始由“导入期”向“成长期”过渡,初步形成从材料、器件到应用的全产业链。但美中不足在于整体技术水平还落后世界顶尖水平好几年,因此在材料、晶圆、封装及应用等环节的核心关键技术和可靠性、一致性等工程化应用问题上还需进一步完善优化。
当前,全球正处于新一轮科技和产业革命的关键期,第三代半导体产业作为新一代电子信息技术中的重点组成部分,为能源革命带来了深刻的改变。
在此背景下,OFweek维科网·电子工程作为深耕电子产业领域的资深媒体,对全球电子产业高度关注,紧跟产业发展步伐。为了更好地促进电子工程师之间技术交流,推动国内电子行业技术升级,我们继续联袂数十家电子行业企业技术专家,推出面向电子工程师技术人员的专场在线会议 「OFweek 2022 (第二期)工程师系列在线大会」 。
本期在线会议将于6月22日在OFweek官方直播平台举办,将邀请国内外知名电子企业技术专家,聚焦半导体领域展开技术交流,为各位观众带来技术讲解、案例分享和方案展示。
DCT2000半导体功率器件静态参数测试仪系统能测试很多电子元器件的静态直流参数（如击穿电压V(BR)CES/V(BR)DSs、漏电流ICEs/lGEs/IGSs/lDSs、阈值电压/VGE(th)、开启电压/VCE(on)、跨导/Gfe/Gfs、压降/Vf、导通内阻Rds(on)）。
测试种类覆盖7 大类别26分类，包括“二极管类”“三极管类（如BJT、MOSFET、IGBT）”“保护类器件”“稳压集成类”“继电器类”“光耦类”“传感监测类”等品类的繁多的电子元器件。
高压源标配1400V（选配2KV），高流源标配100A（选配40A,200A,500A）
控制极/栅极电压40V，栅极电流10mA
分辨率最高至1mV / 1nA，精度最高可至0.5%
DCT2000半导体功率器件静态参数测试仪系统适用于功率器件测试还可测试“结电容”，支持“脉冲式一键加热”和“分选机连接”
第一部分：规格&环境
1.1、 产品信息
产品型号：DCT2000
产品名称：半导体功率器件静态参数测试仪系统
1.2、 物理规格
主机尺寸：深660*宽430*高210(mm)
主机重量：＜35kg
1.3、 电气环境
主机功耗：＜300W
海拔高度：海拔不超过4000m；
环境要求：-20℃～60℃（储存）、5℃～50℃（工作）；
相对湿度：20%RH～75%RH (无凝露，湿球温度计温度 45℃以下)；
大气压力：86Kpa～106Kpa；
防护条件：无较大灰尘，腐蚀或爆炸性气体，导电粉尘等；
电网要求：AC220V、±10%、50Hz±1Hz；
工作时间：连续；
第二部分：应用场景和产品特点
一、应用场景
1、 测试分析 （功率器件研发设计阶段的初始测试，主要功能为曲线追踪仪）
2、 失效分析 （对失效器件进行测试分析，查找失效机理。以便于对电子整机的整体设计和使用过程提出改善方案）
3、 选型配对 （在器件焊接至电路板之前进行全部测试，将测试数据比较一致的器件进行分类配对）
4、 来料检验 （研究所及电子厂的质量部（IQC）对入厂器件进行抽检/全检，把控器件的良品率）
5、 量产测试 （可连接机械手、扫码q、分选机等各类辅助机械设备，实现规模化、自动化测试）
6、 替代进口 （DCT2000半导体功率器件静态参数测试仪系统可替代同级别进口产品）
二、产品特点
1、程控高压源10~1400V，提供2000V选配；
2、程控高流源1uA~100A，提供40A,200A,500A选配；
3、驱动电压10mV~40V
4、控制极电流10uA~10mA；
5、16位ADC，100K/S采样速率；
6、自动识别器件极性NPN/PNP
7、曲线追踪仪，四线开尔文连接保证加载测量的准确
8、通过RS232 接口连接校准数字表，对系统进行校验
9、不同的封装形式提供对应的夹具和适配器（如TO220、SOP-8、DIP、SOT-23等等）
10、半导体功率器件静态参数测试仪系统能测很多电子元器件（如二极管、三极管、MOSFET、IGBT、可控硅、光耦、继电器等等）；
11、半导体功率器件静态参数测试仪系统能实现曲线追踪仪（如击穿电压V(BR)CES/V(BR)DSs、漏电流ICEs/lGEs/IGSs/lDSs、阈值电压/VGE(th)、开启电压/VCE(on)、跨导/Gfe/Gfs、压降/Vf、导通内阻Rds(on) ）
12、结电容参数也可以测试，诸如Cka，Ciss，Crss，Coss；
13、脉冲电流自动加热功能，方便高温测试，无需外挂升温装置；
14、Prober 接口、Handler 接口可选（16Bin），连接分选机最高效率1h/9000个；
15、半导体功率器件静态参数测试仪系统在各大电子厂的IQC、实验室有着广泛的应用；
第三部分：产品介绍
3.1、产品介绍
DCT2000半导体功率器件静态参数测试仪系统是由我公司技术团队结合半导体功率器件静态参数测试仪系统的多年经验，以及众多国内外测试系统产品的熟悉了解后，完全自主开发设计的全新一代“半导体功率器件静态参数测试仪系统”。软件及硬件均由团队自主完成。这就决定了这款产品的功能性和可靠性能够得到持续完善和不断的提升。
半导体功率器件静态参数测试仪系统脉冲信号源输出方面，高压源标配1400V（选配2KV），高流源标配100A（选配40A,200A,500A）栅极电压40V，栅极电流10mA，分辨率最高至1mV / 30pA，精度最高可至0.5%。程控软件基于Lab VIEW平台编写，填充式菜单界面。采用带有开尔文感应结构的测试插座，自动补偿由于系统内部及测试电缆长度引起的任何压降，保证测试结果准确可靠。产品可测试 Si, SiC, GaN 材料的 IGBTs, DIODEs, MOSFETs, BJTs, SCRs 等7大类26分类的电子元器件。涵盖电子产品中几乎所有的常见器件。无论电压电流源还是功能配置都有着极强的扩展性。
产品为桌面放置的台式机结构，由测试主机和程控电脑两大部分组成。外挂各类夹具和适配器，还能够通过Prober 接口、Handler 接口可选（16Bin）连接分选机和机械手建立工作站，实现快速批量化测试。通过软件设置可依照被测器件的参数等级进行自动分类存放。能够极好的应对“来料检验”“失效分析”“选型配对”“量产测试”等不同场景。
半导体功率器件静态参数测试仪系统产品的可靠性和测试数据的重复性以及测试效率都有着非常优秀的表现。创新的“点控式夹具”让 *** 作人员在夹具上实现一点即测。 *** 作更简单效率更高。测试数据可保存为EXCEL文本，方便快捷的完成曲线追踪仪。
3.2、人机界面（DCT2000半导体功率器件静态参数测试仪系统）
第四部分：功能配置
4.1、 配置选项
DCT2000半导体功率器件静态参数测试仪系统的功能配置如下
4.2、 适配器选型
DCT2000半导体功率器件静态参数测试仪系统的适配器有如下
4.3、 测试种类及参数
DCT2000半导体功率器件静态参数测试仪系统的测试种类和参数如下
(1)二极管类：二极管 Diode
Kelvin，Vrrm，Irrm，Vf，△Vf，△Vrrm，Cka，Tr（选配）；
(2)二极管类：稳压二极管 ZD（Zener Diode）
Kelvin，Vz，lr，Vf，△Vf，△Vz，Roz，lzm，Cka；
(3)二极管类：稳压二极管 ZD（Zener Diode）
Kelvin、Vz、lr、Vf、△Vf、△Vz、Roz、lzm、Cka；
(4)二极管类：三端肖特基二极管SBD（SchottkyBarrierDiode）
Kelvin 、Type_ident 、Pin_test 、Vrrm、Irrm、Vf、△Vf、V_Vrrm、I_Irrm、△Vrrm、Cka、Tr（选配）；
(5)二极管类：瞬态二极管 TVS
Kelvin 、Vrrm 、Irrm、Vf、△Vf、△Vrrm 、Cka ；
(6)二极管类：整流桥堆
Kelvin 、Vrrm、Irrm、Ir_ac、Vf、△Vf、△Vrrm 、Cka；
(7)二极管类：三相整流桥堆
Kelvin 、Vrrm 、Irrm、Ir_ac、Vf、△Vf、△Vrrm、Cka；
(8)三极管类：三极管
Kelvin 、Type_ident、Pin_chk 、V(br)cbo 、V(br)ceo 、V(br)ebo 、Icbo、lceo、Iebo、Hfe、Vce(sat)、Vbe(sat)、△Vsat、△Bvceo 、△Bvcbo 、Vbe、lcm、Vsd 、Ccbo 、Cces、Heater、Tr （选配）、Ts（选配）、Value_process；
(9) 三极管类：双向可控硅
Kelvin、Type_ident、Qs_chk、Pin_test、Igt、Vgt、Vtm、Vdrm、Vrrm、Vdrm rrm、Irrm、 Idrm、Irrm_drm、Ih、IL、C_vtm、△Vdrm、△Vrrm、△Vtm；
(10)三极管类：单向可控硅
Kelvin、 Type_ident、 Qs_chk、 Pin test、 lgt、 Vgt、 Vtm、 Vdrm Vrrm、 IH、IL、△Vdrm△Vrrm、Vtm；
(11)三极管类：MOSFET
Kelvin 、Type_ident、Pin_test、VGS(th) 、V(BR)Dss 、Rds(on) 、Bvds_rz、△Bvds、Gfs、Igss、ldss 、Idss zero 、Vds(on)、 Vsd、Ciss、Coss、Crss、Bvgs 、ld_lim 、Heater、Value_proces、△Rds(on) ；
(12)三极管类：双MOSFET
Kelvin、 Pin_chk、Ic_fx_chk、 Type_ident、 Vgs1(th)、 VGs2(th)、 VBR)Dss1、 VBR)Dss2、 Rds1(on)、 Rds2(on)、 Bvds1 rz、 Bvds2_rz、 Gfs1、Gfs2、lgss1、lgss2、Idss1、Idss2、Vsd1、Vsd2、Ciss、Coss、Crss；
(13)三极管类：JFET
Kelvin、VGS(off )、V(BR)Dss、Rds(on)、Bvds_rz、Gfs、lgss、 Idss(off)、 Idss(on)、 vds(on)、 Vsd、Ciss、Crss、Coss；
(14)三极管类：IGBT
Kelvin、VGE(th)、V(BR)CES、Vce(on)、Gfe、lges、 lces、Vf、Ciss、Coss、Crss；
(15)三极管类：三端开关功率驱动器
Kelvin、Vbb(AZ)、 Von(CL)、 Rson、Ibb(off)、Il(lim)、Coss、Fun_pin_volt；
(16)三极管类：七端半桥驱动器
Kelvin、lvs(off)、lvs(on)、Rson_h、Rson_l、lin、Iinh、ls_Volt、Sr_volt；
(17)三极管类：高边功率开关
Kelvin、Vbb(AZ)、Von(CL)、Rson、Ibb(off)、ll(Iim)、Coss、Fun_pin_volt；
(18)保护类：压敏电阻
Kelvin、Vrrm、 Vdrm、Irrm、Idrm、Cka、 △Vr
(19)保护类：单组电压保护器
Kelvin 、Vrrm、Vdrm、Irrm、Idrm、Cka、△Vr；
(20)保护类：双组电压保护器
Kelvin、Vrrm、Vdrm、Irrm、Idrm、Cka、△Vr；
(21)稳压集成类：三端稳压器
Kelvin 、Type_ident 、Treg_ix_chk 、Vout 、Reg_Line、Reg_Load、IB、IB_I、Roz、△IB、VD、ISC、Max_lo、Ro、Ext _Sw、Ic_fx_chk；
(22)稳压集成类：基准IC（TL431）
Kelvin、Vref、△Vref、lref、Imin、loff、Zka、Vka；
(23)稳压集成类：四端稳压
Kelvin、Type_ident、Treg_ix_chk、Vout、Reg_Line、Reg_Load、IB、IB_I、Roz、△lB、VD、Isc、Max_lo、Ro、Ext_Sw、Ic_fx_chk；
(24)稳压集成类：开关稳压集成器
选配；
(25)继电器类：4脚单刀单组、5脚单刀双组、8脚双组双刀、8脚双组四刀、固态继电器
Kelvin、Pin_chk、Dip6_type_ident、Vf、Ir、Vl、Il、Ift、Ron、Ton（选配）、Toff（选配）；
(26)光耦类：4脚光耦、6脚光耦、8脚光耦、16脚光耦
Kelvin、Pin_chk、Vf、Ir、Bvceo、Bveco、Iceo、Ctr、Vce(sat)、Tr、Tf；
(27)传感监测类：
电流传感器（ACS712XX系列、CSNR_15XX系列）（选配）；
霍尔器件（MT44XX系列、A12XX系列）（选配）；
电压监控器（选配）；
电压复位IC（选配）；
曲线追踪仪
第五部分：性能指标
DCT2000半导体功率器件静态参数测试仪系统的性能指标如下
5. 1 、 电流/电压源 （ VIS ） 自带VI测量单元
（1）加压(FV)
量程±40V分辨率19.5mV精度±1% 设定值±10mV
量程±20V分辨率10mV精度±1% 设定值±5mV
量程±10V分辨率5mV精度±1% 设定值±3mV
量程±5V分辨率2mV精度±1% 设定值±2mV
量程±2V分辨率1mV精度±1% 设定值±2mV
（2）加流(FI)
量程±40A 分辨率19.5mA精度±2% 设定值±20mA
量程±4A 分辨率1.95mA精度±1% 设定值±2mA
量程±400mA分辨率1195uA精度±1% 设定值±200uA
量程±40mA分辨率119.5uA精度±1% 设定值±20uA
量程±4mA分辨率195nA精度±1% 设定值±200nA
量程±400uA分辨率19.5nA精度±1% 设定值±20nA
量程±40uA分辨率1.95nA精度±1% 设定值±2nA
说明：电流大于1.5A自动转为脉冲方式输出，脉宽范围：300us-1000us可调
（3）电流测量(MI)
量程±40A分辨率1.22mA精度±1% 读数值±20mA
量程±4A分辨率122uA精度±0.5% 读数值±2mA
量程±400mA分辨率12.2uA精度±0.5% 读数值±200uA
量程±40mA分辨率1.22uA精度±0.5% 读数值±20uA
量程±4mA分辨率122nA精度±0.5% 读数值±2uA
量程±400uA分辨率12.2nA精度±0.5% 读数值±200nA
量程±40uA分辨率1.22nA精度±1% 读数值±20nA
（4）电压测量(MV)
量程±40V分辨率1.22mV精度±1% 读数值±20mV
量程±20V分辨率122uV 精度±0.5% 读数值±2mV
量程±10V分辨率12.2uV 精度±0.5% 读数值±200uV
量程±5V分辨率1.22uV 精度±0.5% 读数值±20uV
5. 2 、 数据采集部分 （ VM ）
16位ADC，100K/S采样速率
（1）电压测量(MV)
量程±2000V分辨率30.5mV精度±0.5%读数值±200mV
量程±1000V分辨率15.3mV精度±0.2%读数值±20mV
量程±100V分辨率1.53mV精度±0.1%读数值±10mV
量程±10V分辨率153uV精度±0.1%读数值±5mV
量程±1V分辨率15.3uV精度±0.1%读数值±2mV
量程±0.1V分辨率1.53uV精度±0.2%读数值±2mV
（2）漏电流测量(MI)
量程±100mA分辨率30uA精度±0.2%读数值±100uA
量程±10mA分辨率3uA精度±0.1%读数值±3uA
量程±1mA分辨率300nA精度±0.1%读数值±300nA
量程±100uA分辨率30nA精度±0.1%读数值±100nA
量程±10uA分辨率3nA精度±0.1%读数值±20nA
量程±1uA 分辨率300pA精度±0.5%读数值±5nA
量程±100nA分辨率30pA精度±0.5%读数值±0.5nA
（3）电容容量测量(MC)
量程6nF分辨率10PF精度±5%读数值±50PF
量程60nF分辨率100PF精度±5%读数值±100PF
5. 3 、 高压源 （ HVS ） (基本)12位DAC
（1）加压(FV)
量程2000V/10mA分辨率30.5mV精度±0.5%设定值±500mV
量程200V/10mA分辨率30.5mV精度±0.2%设定值±50mV
量程40V/50mA分辨率30.5mV精度±0.1%设定值±5mV
（2）加流(FI)：
量程10mA分辨率3.81uA 精度±0.5%设定值±10uA
量程2mA分辨率381nA精度±0.5%设定值±2uA
量程200uA分辨率38.1nA精度±0.5%设定值±200nA
量程20uA分辨率3.81nA精度±0.5%设定值±20nA
量程2uA分辨率381pA精度±0.5%设定值±20nA
DCT2000 半导体功率器件静态参数测试仪系统 能测很多电子元器件 （ 如二极管、三极管、MOSFET、IGBT、可控硅、光耦、继电器等等 ） 产品广泛的应用在院所高校、封测厂、电子厂.....
朋友们好，我是电子及工控技术，我来回答这个问题。收音机为什么叫半导体，我是这样认为的，我以前在九十年代学习无线电技术时，那时的收音机学习组装套件都是分离的电子元器件，在这些分离元件中有电阻、电容、中周、检波二极管，三极管、喇叭以及天线线圈等许多元器件。在这些元器件中，其中起主要核心器件的是六、七个三极管和检波二极管了。这几个三极管它们的材料都是以硅材料制作的，我还记的有几个是高频硅管，例如最常见的是9018H三极管，它们分别作为混频电路的核心器件，还作为一级、二级放大电路的核心器件。另外还有9013和9014这样的三极管，分别作为检波使用和作为预功放电路中的放大器使用。正是由于这些三极管和二极管的存在，并且它们在收音机电路中起着非常重要的作用，所以我认为当时人们才把收音机叫做半导体。
随着技术的发展，现在的收音机都趋向于集成化了，并使用了调幅和调频双波段收音机。在收音机电路中大都用集成电路替代了分离的三极管元器件。成为了名副其实的半导体了。
现在随着手机的普及，特别是一些智能手机，它们有的会有收音机的功能。现在收音机已经成为过去的记忆了，我很少收听收音机了，可能在一些老年朋友当中还会有人去用收音机去收听节目的。
以上就是我对这个问题的回答，欢迎朋友们参与讨论，敬请关注 电子及工控技术 ，感谢点赞。
芯片为半导体材料，为什么以前收音机也叫半导体？
因为以前的收音机用的元器件都是半导体二极管、半导体三极管。人们习惯用高大上的名称来记忆新鲜事物，让大家记忆犹新，这并不稀奇古怪。
建国初期，我国半导体技术一穷二白，1957年，当时最早的从事半导体研究的是刚回国的林兰英先生，他负责材料制备工作，团队共同努力下，成功研制了锗材料的半导体掺杂的锗单晶，随后由北京电子管厂在1958年，成功完成锗晶体管的批量生产和后期的规模制造。由此中国半导体收音机诞生了。
收音机被叫做半导体是因为里面主要元器件是晶体二极管、晶体三极管，而这些晶体管又分为锗材料和硅材料。二极管在收音机主要用来检波、整流、稳压；晶体三极管主要用来信号输入调谐振荡及中频465kHz放大，经过检波二极管后，最后用低频三极管再将音频信号放大还原成人体耳朵能听到的，频率为20~20000赫兹的声音。
要说半导体就得知道什么是半导体，知道半导体的一些基本特性。
晶体管是由半导体材料做成的。要了解晶体管的工作原理特性，很自然地要先了解半导体的特性。
物体从传导电的角度出发，可以分为三类:
1、导电体 这种物体具有良好的导电本领，如金属中铜、银、铝、铁、镍和金等都是人们熟知的良好导电体。
2、绝缘体 这种物体没有导电的本领(或者说导电能力其微弱)，如玻璃、橡皮、塑料、胶木和石英等都是绝缘体。
3、半导体 这种物体既不象导电体那样容易导电，也不绝缘体那样不导电，它的导电能力介于导电体与绝缘体之间，如锗、硅、砷化镓和许多金属氧化物及金属硫化物等都属于半导体。
我们知道物质都是由分子构成的，分子又是由原子构成的，从原子排列的形式来看，可以把物质分成二大类……晶体和非晶体体。
晶体通常具有特殊的外形，它内部的原子按着一定规律整齐地排列着。而非晶体内部的原子排列则是杂乱的，没有规律的。
由于绝大多数半导体是晶体，因而往往把半导体材料就称为晶体。晶体管的名称就是这样得来的。
半导体之所以能做成晶体管，并不是由于它的导电能力介于导体与绝缘体之间这一性质，而在于它具有下述的一些独特性质
(1)半导体的导电能力随外界条件的变化会有显著的不同。
例如:当照射在半导体上的光线改变时，或者半导体所处的环境温度变化时，半导体的导电能力均将随着发生显著的改变。利用半导体的这种特性，可以制成各种光敏元件(如光敏电阻、光敏二极管,光敏三极管等)和热敏元件(如热敏电阻等)。
(2)在纯净的半导体(又叫本征半导体)中适当地掺入极微量的外来杂质，则半导体的导电能力就会有上百万倍的增加，这是半导体最突出最显著的性质。利用半导体的这个特性，可以制造出各种不同性质、不同用途的晶体管。
P型半导体和N型半导体
人们为了获得某种纯净的材料，杂质就成了讨厌的东西。杂质多，就意味着这材料质量不够好。但是，在半导体中掺有一定的杂质，却能达到预期的效果。掺杂有主杂质的半导体叫做N型半导体，掺有受主杂质的半导体叫做P型半导体。对于锗和硅半导体来说，最常用的施主杂质是锑、磷和砷等，常用的受主杂质有铟、铝、镓和硼等。
芯片为半导体元器件产品的统称。是半导体集成电路的一个最前沿的 科技 产品。芯片制作工艺及过程非常复杂，高端光刻机我国还是落后荷兰ASML很多，特别是DUV光刻机我国目前技术也就是28纳米，与国外的5纳米距离太大。
芯片的主要原材料是单晶硅，而硅的性质就是半导体，所以人们叫它半导体。硅是由石英砂通过精炼出来的，晶圆便是硅材料加以纯化达到纯度99.999％。
以前的最早的具有半导体性质单相导电的元件是红锌矿石，人们发现它具有单相导电性能，当时由于没有提炼技术，于是人们将它在没有经过任何提炼，利用其他辅助金属将它制作成一种叫做“矿石检波二极管”，用于无线电信号接收检波，将无线电波还原成为声音，用耳机来听。
而后，由爱迪生发现；在一根电极密封在碳丝灯泡内，靠近灯丝，当电流通过灯丝使它发热时，金属板极就有电流流过。于是就产生了真空二极管整流电子管。
人们发明了电子真空整流二极管具有单相导电性能，即阳极电位高于阴极时，阴极发射的电子在电场的作用下，向阳极运动形成电子流。反过来阴极电压比阳极高时，电子所受到电场力的作用会将电子拉回阴极而不能够产生电流。
再说硒片，它虽然不是金属，但是它与氧化铜组合在一起也具有单相导电特性。早期的无线电爱好者们利用硒片整流堆，来在早期的电子管收音机中作为整流用。早期的工业控制回路中，采用硒片单相导电性能，用于吸收回路作为保护用。它最大的优势是电压击穿后，可以自愈。
我国生产半导体的时间可以追溯1962年，当时是河北省半导体研究所，采用照相制版和光刻工艺制成硅平面型晶体管。
芯片也属于高度集成电路板，它是由最早的电子管 晶体管 小规模集成电路到中规模集成电路，再到大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路、巨大规模集成电路，逐步形成的。这些技术的发展，饱含着人类 科技 的不断提高与科研。
知足常乐于上海2021.7.22日
以前的电子管收音机名称很多，什么:“电匣子、戏匣子、话匣子”，也有的干脆直接叫“无线电”，很少有人叫收音机。
后来科学家发明了半导体三极管，开始逐步取代电子管用于各种电子设备，但和老百姓生活息息相关的就是用半导体管取代电子管制成可以随身携带的小型收音机。由于半导体管是这种收音机的核心部件，所以反映收音机档次的主要指标，就是使用半导体三极管的数量。比如单管机、五管机、八管机等。
当时的零售半导体三极管非常昂贵，商场里卖的正品三极管都在二十元上下，差不多相当于天津市区两三个居民一个月的生活费，六管以上的半导体收音机是普通工薪阶层想都不敢想的事。由此可见，使用半导体管就是这种收音机的基本特征，用“半导体”三个字来称呼半导体收音机也就不足为奇了。而且很多人并不了解或不关心半导体除了用作收音机还能干什么。所以半导体就代表收音机、收音机就是半导体。
至于提问中讲到的硅半导体芯片是后来的事情。当时的半导体管基本都是锗制造，后来发现锗的来源较少且很难集成化，于是才开始用硅来生产集成电路。可以说在半导体三极管家族中锗还是硅的前辈呢。只是现在很少提及以至于快要被遗忘了。以上是我的回答。
收音机，继电子管以后，改用晶体三极管组装。而晶体三极管本身的材料，就是运用了锗和硅材料。锗和硅，都是具有半导体性能。
由于锗的稳定性差，基本被淘汰了！
而硅材料，还在继续在广泛应用中。
说”半导体”收音机，是当时年代中的泛称，不必指责。
将收音机称为半导体是简称，全称是半导体收音机，也称为晶体管收音机，这是因为使用了由半导体材料制作的半导体管，也称晶体管。与半导体收音机或晶体管收音机对应的是电子管收音机，也称真空管收音机。
导体原子核周围电子非常少，容易被拉走，所以导电性好，比如，银，铜，铝等，绝缘体原子核周围有八个电子，结构非常稳定，常用到电气绝缘场合。而半导体原子核周围有四个电子，导电性介于导体半导体之间，常用“硅”和“锗”这两种材料制造晶体管，当把它们制造成“PN”结的时候，就具备单向导电性，这就是常说的二极管，当制成PNP或NPN时，就成啦三极管啦！给予适当的偏置电路(PNP正偏，NPN反偏)，使三极管工作在不同的区域(饱和，截止，放大)就能产生放大，开关作用，以前的收音机就是由这些分立件加上其他元件组成的，所以俗称“半导体”。而集成电路芯片，是在一大块半导体上光刻出巨大数量的半导体元件，叫半导体没毛病，有人说集成电路优点是体积小，其实这是他的特点，你想特意做个大的集成电路还费劲呢！所以说，无论晶体管，集成电路，PN结是灵魂，是基础。后来衍生出可控硅，场效应管，IGBT等，都属于半导体。
是啊夲老衲在六十年代上初中时，去百货公司用伍块钱买了一只锗管高频三极管，让我心痛了半个月。
以前的收音机叫半导体？这个说法不准确。收音机就叫收音机，有的地方方言叫电匣子，最早是用来区别有线广播喇叭的，所以也叫无线电广播接收机，有人简称为无线电。早年我见过交流电子管收音机，直流电子管收音机，这两种收音机不可能被称为半导体，跟半导体不沾边。60年代开始有了晶体管收音机，晶体管是用半导体材料锗和硅制造的，所以晶体管收音机又叫半导体收音机，再后来，有了半导体集成电路，晶体管收音机的叫法也名不副实了，加上家用电子管收音机被淘汰，所以市面上就只有半导体收音机一种产品，慢慢的，一些人为了说法方便简捷，口语中就把半导体收音机简称为半导体，书面语言中没有这样的称呼，收音机是收音机，半导体是指锗硅等材料的导电性能，二者完全不是一个概念。
半导体从导电性而言是介于导体与绝缘体之间的几种元素。早期的收音机是放大元件为电子管。半导体技术发展最早的器件就是晶体管，分为二极管与三极管。三极管同样具有放大作用。所以可用晶体管制造收音机。为与老的电子管收音机相区别。所以一般称为晶体管收音机，或称半导体收音机。在半导体技术不断发展下，出现半导体集成电路，即现今习惯称为芯片的器件。实际上顾名思义就是在一块芯片上，集成了许许多多的半导体三极管，二极管，甚至电阻，电容等。集成电路由集成的三极管数量，分为小规模，中规模，大规模集成电路。所以芯片的基础是半导体三极管，二极管。都是由半导体材料制造。所以都可称之为半导体
当时民用收取广播信号的只有“收音机”，而早期的收音机都是“真空管”制作，70年代半导体晶体管开始用于制作“收音机”，优点瞬间就秒了真空管，如体积小，可用干电池，省电，携带方便，成本低，制作容易……除了灵敏度和音色不如真空管，其他都是完胜……因此，大家直接就把晶体管收音机，泛称为“半导体”了……
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