半导体基本概念

半导体基本概念,第1张

半导体是一种电导率在绝缘体至导体之间的物质,其电导率容易受控制,可作为信息处理的元件材料。从科技或是经济发展的角度来看,半导体非常重要。很多电子产品,如计算机、移动电话、数字录音机的核心单元都是利用半导体的电导率变化来处理信息。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。

基本简介

半导体

顾名思义:常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料,叫做半导体(semiconductor)。

物质存在的形式多种多样,固体、液体、气体、等离子体等等。我们通常把导电性和导电导热性差或不好的材料,如金刚石、人工晶体、琥珀、陶瓷等等,称为绝缘体。而把导电、导热都比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。与导体和绝缘体相比,半导体材料的发现是最晚的,直到20世纪30年代,当材料的提纯技术改进以后,半导体的存在才真正被学术界认可。

半导体的分类,按照其制造技术可以分为:集成电路器件,分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类,一般来说这些还会被分成小类。此外还有以应用领域、设计方法等进行分类,虽然不常用,单还是按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其规模进行分类的方法。此外,还有按照其所处理的信号,可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。

基本定义

电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。

半导体室温时电阻率约在10E-5~10E7欧·米之间,温度升高时电阻率指数则减小。

半导体材料很多,按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。

锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物(砷化镓、磷化镓等)、Ⅱ-Ⅵ族化合物(硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

半导体(东北方言):意指半导体收音机,因收音机中的晶体管由半导体材料制成而得名。

本征半导体

不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下,半导体的价带是满带(见能带理论),受到热激发后,价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带,价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴。导带中的电子和价带中的空穴合称电子 - 空穴对,均能自由移动,即载流子,它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流,分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴,电子-空穴对消失,称为复合。复合时释放出的能量变成电磁辐射(发光)或晶格的热振动能量(发热)。在一定温度下,电子 - 空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡,此时半导体具有一定的载流子密度,从而具有一定的电阻率。温度升高时,将产生更多的电子 - 空穴对,载流子密度增加,电阻率减小。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大,实际应用不多。

分立功率器件按照功率的大小划分为大功率半导体器件和中小功率半导体器件。具体来说,大功率晶闸管专指承受电流值在200A 以上的晶闸管产品;大功率模块则指承受电流25A 以上的模块产品;大功率IGBT、MOSFET 指电流超过50A 以上的IGBT、MOSFET 产品。

1956 年美国贝尔实验室(Bell Lab)发明了晶闸管,国际上,70 年代各种类型的晶闸管有了很大发展,80 年代开始加快发展大功率模块,同时各种大功率半导体器件在欧美日有很大的发展,90 年代IGBT 等全控型器件研制成功并开始得到应用。

在国内,60 年代晶闸管研究开始起步,70 年代研制出大功率的晶闸管,80年代以来,大功率晶闸管在中国得到很大发展,同时开始研制模块;本世纪以来,开始少量引进超大功率晶闸管(含光控晶闸管)技术;近年来国家正在逐步引进IGBT、MOSFET 技术。中国宏观经济的不断成长,带动了大功率半导体器件技术的发展和应用的不断深入。

晶闸管、模块、IGBT 的发明和发展顺应了电力电子技术发展的不同需要,是功率半导体发展历程中不同时段的重要标志产品,他们的应用领域、应用场合大部分不相同,小部分有交叉。在技术不断发展和工艺逐步改善的双重推动下,[1]大功率半导体器件将向着高电压、大电流、高频化、模块化、智能化的方向发展。在10Khz 以下、大功率、高电压的场合,大功率晶闸管和模块具有很强的抗冲击能力及高可靠性而占据优势,同时又因成本较低、应用简单而易于普及。在10Khz 以上、中低功率场合,IGBT、MOSFET 以其全控性、适用频率高而占据优势。

 半导体芯片概念股

编者按:全球芯片产业景气正在持续升温,而国内半导体产业则有望迎来“黄金十年”。国际半导体设备材料产业协会(SEMI)近日公布,6月北美半导体设备订单出货比由5月的1.00升至1.09,触及2013年11月以来高点。据了解,该指标是观察半导体景气重要指标,大于1代表厂商接单良好,对未来保持乐观看法。

华天科技:成本技术管理优势兼备 未来持续快速增长可期

华天科技 002185

研究机构:申银万国证券 分析师:张騄 撰写日期:2014-07-14

三地布局完成,成本技术优势兼备。公司已完成昆山、西安、天水三地布局,高中低端生产线分工明确,成本技术优势兼备。昆山华天已全面布局WLCSP、Bumping、TSV 等先进封装技术。西安华天和天水华天进行中低端封装,成本优势明显。

管理层直接控股,股权结构优势显著。公司12 名董监高管理层中,有9 人为公司实际控制人,合计持有公司母公司42.92%的股份。这一股权结构使得公司大股东、管理层和中小股东利益保持高度一致,股权结构优势显著。

Bumping+FC 业务年底启动,未来高增长可期。预计昆山华天将在今年四季度开始进行12 寸Bumping 的大规模量产,月产能将达5000 片。随着Bumping市场规模的快速增长,公司有望快速扩大产能,并且还将带动西安华天FC 业务的快速增长,未来高增长可期。

MEMS 封装技术优势明显,静待大规模量产时机。MEMS 进入快速发展第三波,未来几年将成为WLCSP 封装技术增长的主要推动力。公司将进行8 寸产品的生产,较目前主流的6 寸MEMS 产品具有更好的一致性,主要产品包括加速度计和指纹识别两个领域,将静待大规模量产时机。

首次覆盖,给予增持评级:我们预计公司14-16 年EPS 为0.40 元,0.52 元,0.62 元,对应14-16 年的PE 为28.2X,21.8X,18.2X,我们认为公司先进封装业务、中端封装业务、低端封装业务合理估值水平分别是15 年40 倍、30倍、20 倍,对应目标价为13.32 元,首次覆盖给予增持评级。

核心假定的风险:1)国家集成电路扶持政策落实低于预期;2)Bumping 大规模量产时间推迟;3)基于WLCSP 的CIS 产品需求出现下滑。www.southmoney.com

晶方科技:业绩符合预期 长期受益进口替代

晶方科技 603005

研究机构:山西证券 分析师:张旭 撰写日期:2014-04-01

事件追踪:

公司公布2013年年报。公司2013年营收4.50亿元,较上年同期增长33.53%;归属母公司所有者的净利润为1.53亿元,较上年同期增长11.47%;基本每股收益为0.81元,较上年同期增长10.96%。归属于母公司净资产为7.50亿元,较上年同期增长19.73%。公司拟向全体股东每10股派发现金红利1.5元(含税),不送股,不以资本公积转增股本。

事件分析:

受益行业复苏,公司营收稳定。2013年,受益于全球经济缓慢复苏,半导体市场增速出现周期性回升。我国集成电路产业在智能手机、平板电脑等终端产品持续增长的带动下销售同比增长16.2%。在整体产业规模快速增长的同时,产业结构出现了差异分化的增长态势,其中封测业的增长速度明显放缓,增长率为6.1%。在此背景下,2013年公司持续专注于传感器领域的封装业务,把握CMOS、MEMES、智能卡、生物身份识别等芯片领域发展的有利时机,全年保持平稳的增长态势。

公司是大陆首家晶圆级芯片尺寸封装厂商。晶圆级芯片尺寸封装技术的特点是在晶圆制造工序完成后直接对晶圆进行封装,再进行晶圆切割,封装后的芯片与原始裸芯片尺寸基本一致,符合消费电子短、小、轻、薄的发展的需求和趋势。目前,该技术只有少数公司掌握,公司作为中国大陆首家、全球第二大能大规模提供影像传感芯片晶圆级芯片尺寸封装量产服务的专业封测公司,具有技术先发优势与规模优势。

公司将长期受益进口替代,发展空间巨大。目前外资企业在我国芯片制造和封装测试销售收入中所占比重已超过80%,国内集电企业面临严重考验。同时,随着国内消费类电子需求的持续增长,中国已经超越美国,成为全世界最大的消费类电子市场。持续增长的消费电子需求,也是我国集成电路企业面临的良好发展机遇,公司长期受益进口替代。

盈利预测与投资建议:

盈利预测及投资建议。公司是大陆首家晶圆级芯片封装厂商,技术处于行业上游。随着国内市场的全球地位日益提升及国内产业政策的持续推动,我国集成电路市场将成为全球最有活力和发展前景的市场。公司未来发展空间较大,我们看好公司未来的发展前景,考虑到近期半导体扶持政策的出台预期,首次给予公司“增持”投资评级。

投资风险:

行业波动风险;汇率波动风险

长电科技:卡位先进封装 业绩拐点确立

长电科技 600584

研究机构:申银万国证券 分析师:张騄 撰写日期:2014-07-07

卡位先进封装技术,成长路径明确。公司现在是国内封测行业规模最大,全球第六大的龙头企业。公司凭借规模优势在先进封装技术研发支出上远高于同行业可比公司,提前卡位先进封装技术,实现先进封装技术的全布局,勾画出明确清晰的中长期成长路径。

Bumping+FC业务确定性高成长。当芯片制程进步到40/45nm以下时, Bumping+FC封装方法成为必然选择。今年是28nm规模化量产大年,Bumping市场规模将快速增长。公司在这一领域已经有多年技术积累并实现大规模量产,受益于行业趋势将获得确定性高成长。年初牵手中芯国际更是锦上添花,有望切入国际IC设计大厂高端产品。

TSV和MIS技术领先,未来成长空间巨大。公司在TSV技术和MIS材料两个领域技术领先,未来这两个领域都将坐拥近百亿美元的市场空间,并且高速渗透期拐点即将到来,有望成为行业规模爆发增长的最大受益者。 2Q业绩拐点确立。公司7月2日公布业绩预增公告,2Q单季实现净利润5000万元左右。这主要受益于低端生产线搬迁阵痛结束,人力成本优势显现;先进封装技术前期大额研发投入之后,随着量产规模提升开始进入业绩释放期;并且快速增长的先进封装业务对公司整体业绩推动作用加大,2Q业绩拐点确立。

 首次覆盖,给予买入评级:我们预计公司14-16年EPS为0.24元,0.42元,0.67元,对应14-16年的PE为42.5X,24.1X,14.9X,我们认为公司先进封装业务、中端封装业务、低端封装业务合理估值水平分别是15年40倍、30倍、20倍,对应目标价为12.67元,首次覆盖给予买入评级。

核心假定的风险:1)盈利恢复无法持续;2)国家集成电路扶持政策落实低于预期;3)中芯国际先进制程量产出现问题。

同方国芯:核心芯片国产化是趋势 只是需要耐心

同方国芯 002049

研究机构:长城证券 分析师:金炜 撰写日期:2014-04-28

投资建议

公司作为国内智能卡芯片厂商第一梯队成员,手中既有类似二代身份z芯片的现金流业务,也有即将爆发的金融IC卡及移动支付产品储备,在核心芯片国产化的趋势下,公司将稳步受益。另外国微电子作为军品特种元器件行业龙头企业也有望稳步受益于军队信息化建设。公司后续仍会考虑进行一系列的收购快速进入其他集成电路产业。我们预测公司2014-2016年EPS分别为1.18元、1.59元及2.08元,对应目前股价PE分别为36x、27x及21x,维持“推荐”评级。

投资要点

公司一季度营收净利润同比均双位数增长:公司一季度营业收入同比增长26.5%,归属于母公司股东净利润同比增长21.0%,扣非后归属于母公司股东净利润同比增长87.9%。公司传统业务保持稳定增长,金融支付类产品和特种集成电路新产品正逐步进入市场,开始贡献收益。

公司一季度毛利率提升:公司一季度整体毛利率为32.1%,相比去年同期的30.4%有所提升。预计主要是4GSIM卡芯片以及国微电子业务提升。

公司一季度费用率控制较好:公司一季度费用占比为15.1%,相比去年同期的18.5%有较大幅度下降。

公司应收账款占比上升:公司一季度应收账款为4.70亿元,占收入比为255.3%,相比去年同期的244.5%略有所上升。存货相比去年同期无大变化。

公司经营性现金流比去年同期好:公司一季度经营性现金流量净额为4380万,比去年同期向好。n2014年SIM-SWP卡芯片以及金融IC卡芯片恐尚不能为公司带来较大收益,但我们对公司2014年实现净利润同比增长30%仍较为有信心,原因如下:

二代身份z芯片将作为公司现金流业务长期存在:公司作为公安部一所指定的四家二代身份z芯片生产厂商之一(其余三家是中电华大、华虹设计和大唐微电子),从2003年以来便为公安部提供二代身份z芯片。由于居民信息的保密原因,十年间,公安部没有再通过其他芯片厂商的认证。我们预计二代身份z芯片业务将长期作为公司的现金流业务存在,为公司整体业绩提供保障。公司营业利润中34%左右均来源于身份z芯片业务,只要该项业务公安部不引入新的竞争者,公司业绩将有较为稳固的基础。另外考虑到2005-2006年是身份z发证高峰,2015-2016年恐有一波换证高峰到来,我们预计2014-2016年公司身份z芯片业务将呈现稳中有升的局面,为公司总体业绩增长打下较为坚实的基础。

公司SIM卡业务将持续增长并提升毛利率:公司去年SIM卡出货量约7亿张,同比2012年增长56%。在单价基本不变的前提下,公司毛利率从6%左右提升到了12%-13%。全球一年发行50亿张SIM卡,公司目前占据全球市场份额约14%。我们预计在规模化效应下,公司的SIM卡发卡量将进一步上升,另外由于大存储的4GSIM卡采购占比上升,公司SIM卡毛利率仍有望进一步提升。我们预计公司今年有望发行10亿张SIM卡,毛利率将接近15%,预计为公司提供4000元左右的营业利润,占到公司总体营业利润的10%以上。

受益于军队信息化建设提速,国微电子将维持25%-35%左右业绩增速:同方国芯旗下另一家子公司国微电子主要从事集成电路设计、开发与销售,公司具有全部特种集成电路行业所需资质。公司是国内特种元器件行业龙头企业,是国内特种元器件行业门类最多、品种最全的企业。截至目前公司完成了近200项产品,科研投入总经费9亿余元,其中“核高基”重大专项支持经费3亿多元。和同行比,公司产品种类最全,品种最多,目前可销售产品达到100多种。国微电子在研项目转化产品能力较强,在研项目超过50项,年均新增产品近30项。我国军工用的集成电路市场总额为60亿,国内的公司仅占了其中6个亿,国有军工企业有较大发展空间。我们看好国微电子在军队信息化建设浪潮中的发展,也看好公司军转民的尝试。

公司有望2015年受益于金融IC卡芯片国产化:目前我国yhk业正在经历EMV迁移,各家银行的磁条卡正在初步替换为芯片卡,2013年全年新增芯片卡约为全年新增yhk的47%。我们预计2014年全年将新增4-5亿张芯片卡,主要来源于股份制银行的发力,芯片卡渗透率将进一步上升。目前各家卡商基本均采用NXP的芯片,随着华虹设计通过了CC的Eal4+认证,国内芯片厂商与外资芯片厂商的技术差距正在进一步缩小。目前发改委正在组织包括同方国芯在内的几家芯片公司进行局部区域的规模发卡测试,一旦安全性得以验证,在国家信用的背书下,国内银行将逐步采用国产IC卡芯片替换进口IC卡芯片。我们预计2014年将是国产芯片厂商崭露头角的一年,经过一年实网测试后,国内芯片厂商有望在2015年与国外厂商正面竞争,届时成本将是考量国内芯片厂商是否能获取市场的重要因素。核心芯片国产化是大趋势,国产芯片企业正在缩小和国外企业的差距,这个时候需要的是耐心。

投资建议:公司作为国内智能卡芯片厂商第一梯队成员,手中既有类似二代身份z芯片的现金流业务,也有即将爆发的金融IC卡及移动支付产品储备,在核心芯片国产化的趋势下,公司将稳步受益。另外国微电子作为军品特种元器件行业龙头企业也有望稳步受益于军队信息化建设。公司后续仍会考虑进行一系列的收购快速进入其他集成电路产业。我们预测公司2014-2016年EPS分别为1.18元、1.59元及2.08元,对应目前股价PE分别为36x、27x及21x,维持“推荐”评级。

风险提示:2014年SIM卡芯片价格战,公司健康卡销售不及预期,国微电子盈利不及预期。

七星电子

公司是国内领先的集成电路设备制造商,以集成电路制造工艺技术为核心,以大规模集成电路制造设备、混合集成电路和电子元件为主营业务。公司拥有优秀的技术研发团队,具备一流的生产环境,加工手段和检测仪器,是中国最大的电子装备生产基地和高端的电子元器件制造基地。是“六五”至“十五”期间承担国家电子专用设备重大科技攻关任务的骨干企业,国内唯一一家具有8英寸立式扩散炉和清洗设备生产能力的公司。公司生产的混合集成电路等军工配套产品在“神舟五号”、“神舟六号”、“神舟七号”、“嫦娥一号”、长征系列火箭的航天任务和多项国家重点工程中得到应用。

上海新阳

公司是以技术为主导,立足于自主创新的高新技术企业,专业从事半导体行业所需电子化学品的研发、生产和销售服务,同时开发配套的专用设备,致力于为客户提供化学材料、配套设备、应用工艺、现场服务一体化的整体解决方案。公司主导产品包括引线脚表面处理电子化学品和晶圆镀铜、清洗电子化学品,可广泛应用于半导体制造、封装领域。公司产品主要基于电子清洗和电子电镀核心技术。公司设有专门的研发机构,拥有一批经验丰富、研发水平高超的专业研发队伍,取得了3项国家发明专利、多项实用新型专利和多项上海市高新技术成果转化项目。公司被中国企业创新成果案例审定委员会、中国中小企业协会认定为“最具自主创新能力企业”,先后被评为上海市外商投资先进技术企业、上海市科技创新企业、上海市专利工作培育企业、上海市重合同守信用AAA级企业。

中颖电子

公司是国内领先的集成电路设计企业,从事IC产品的设计和销售,并提供相关的售后服务及技术服务。公司所设计和销售的IC产品以MCU为主,产品主要应用于小家电及电脑数码产品的控制。公司是首批被中国工业和信息化部及上海市信息化办公室认定的IC设计企业,并连续11年被认定为上海市高新技术企业。公司在国内已取得10项发明专利和4项实用新型专利,并在我国台湾地区获得发明专利5项,已登记的集成电路布图设计权84项,已登记的软件著作权7项。

导电的啊。一、半导体 1.概念:导电性能介乎导体和绝缘体之间,它们的电阻比导体大得多,但又比绝缘体小得多.这类材料我们把它叫做半导体. 2.半导体材料:锗、硅、砷化镓等,都是半导体. 3. 半导体的电学性能: 例如:光敏电阻、热敏电阻、压敏电阻. 二、超导体 1.概念: 一些物质当温度下降到某一温度时,电阻会变为零,这种现象叫做超导现象. 能够发生超导现象的物质,叫做超导体. 2.超导体的优缺点: 如果超导体能应用于实际会降低输电损耗,提高效率及在其他方面给人类带来许多好处. 目前超导体还只应用在科学实验和高新技术中,这是因为一般的金属或合金的超导临界温度都较低. 3. 我国的超导体研究: 我国的超导体研究工作走在世界的前列,目前已找到超导临界温度达132K的超导材料.


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