半导体有什么好处 为什么要用半导体

半导体有什么好处 为什么要用半导体, 为什么要使用半导体而不是导体

半导体是介于导体与绝缘体之间的材料。但半导体有个特性是导体和绝缘体所没有的，那就是可以做成两种不同特性的基片，再把这两种基片结合到一起就可体现绝缘和导体交替的特性，如二极体反向绝缘，正向导电，三极体通过一个控制端可让其导电就导电，让其绝缘就绝缘。所以就容易成为可以控制的器件，由此制作了很多电子产品

晶片为什么要用半导体作？

矽做为半导体,可以有很多特殊的功能.在高纯的矽加些别的微量元素可以有独特的作用,比如做2J管.3J管,实际上很多硬体都是由各种电子元件构成的 ,其中不缺乏2.3J电晶体.

什么叫杂质半导体？杂质半导体有哪几种？为什么要往纯净的半导体中掺入杂质？

本征半导体经过掺杂就形成杂质半导体，一般可分为n型半导体和p型半导体,半导体中的杂质对电导率的影响，本征半导体掺杂后形成的P型或N型半导体，是制造积体电路，二极体电晶体的必须材料 :baike.baidu./view/1003023.?wtp=tt

导体和半导体有什么区别 半导体也能导电为什么不叫导体

导体,一般指金属,其在常温下的金属晶体结构与晶体矽等半导体是大不相同的,虽然名义上金属在非化合态的时候电子轨道最外层也有1-4个电子在围绕原子核高速旋转,看起来是受原子核严密控制的,但实际上金属晶体的结构却十分松散,金属原子之间可以滑动,这就是为什么金属有或多或少的延展性,而电子们的活动就更为自由,当有外电压的作用时,他们就会发生定向移动,形成电流.半导体晶体的内部结构相比之下就牢固得多,特别是体现在原子核对其外层电子的作用力较强,当电子离开原子核的时候,原子核对电子原来的作用力就在原先电子存在处形成了"力量真空",就是我们所说的空穴.而金属的力量相比之下小得多,当失去电子之后就不能认为出现了"力量真空”。所以，只有在描述半导体导电原理是才引入“空穴”这个概念（清华资源）

本征半导体与参杂半导体有什么不同？

本征半导体是c纯净的半导体。在本征半导体中参入微量杂质元素可提高半导体的导电能力，参杂后的半导体称为杂质半导体。根据参入杂质的不同可分为N型半导体和P型半导体。

本征半导体费米能级位于导带底和价带顶之间的中线上，导带中的自由电子和价带中的空穴均很少，因此常温下导电能力低，但在光和热的激励下导电能力增强。

n型掺杂半导体的费米能级接近导带底，导带中的自由电子数高于本征半导体，导电能力随掺杂浓度提高而增强，属于电子导电为主的半导体。

p型掺杂半导体的费米能级接近价带顶，价带中的空穴数高于本征半导体，导电能力随掺杂浓度提高而增强，属于空穴导电为主的半导体。

半导体有什么用处

半导体的导电效能介于导体和绝缘体之间，不掺杂的半导体(也叫本征半导体)的导电效能很差，但掺杂后的半导体就有一定的导电效能了，例如在Si半导体中掺杂P或者B等杂质就可以使半导体变成N型或P型半导体。N型半导体中电子是多数载流子，而P型半导体中空穴是多数载流子。

半导体制成的PN接面具有单向导电特性，但当PN接面两端加上足够大的反向电压时，PN接面会反向击穿，这时的电压叫做反向击穿电压。利用反向击穿特性，可以制成稳压二极体，利用正向特性，可以制成整流或检波二极体。

半导体的用途太多了，一句两句很难将清楚，这里就先介绍这些了。

半导体有什么用？

自然界的物质按导电能力可分为导体、绝缘体和半导体三类。半导体材料是指室温下导电性介于导电材料和绝缘材料之间的一类功能材料。靠电子和空穴两种载流子实现导电，室温时电阻率一般在10-5～107欧·米之间。通常电阻率随温度升高而增大；若掺入活性杂质或用光、射线辐照，可使其电阻率有几个数量级的变化。1906年制成了碳化矽检波器。

1947年发明电晶体以后，半导体材料作为一个独立的材料领域得到了很大的发展，并成为电子工业和高技术领域中不可缺少的材料。特性和引数半导体材料的导电性对某些微量杂质极敏感。纯度很高的半导体材料称为本征半导体，常温下其电阻率很高，是电的不良导体。在高纯半导体材料中掺入适当杂质后，由于杂质原子提供导电载流子，使材料的电阻率大为降低。这种掺杂半导体常称为杂质半导体。杂质半导体靠导带电子导电的称N型半导体，靠价带空穴导电的称P型半导体。

不同型别半导体间接触（构成PN接面）或半导体与金属接触时，因电子（或空穴）浓度差而产生扩散，在接触处形成位垒，因而这类接触具有单向导电性。利用PN接面的单向导电性，可以制成具有不同功能的半导体器件，如二极体、三极体、闸流体等。

此外，半导体材料的导电性对外界条件（如热、光、电、磁等因素）的变化非常敏感，据此可以制造各种敏感元件，用于资讯转换。半导体材料的特性引数有禁频宽度、电阻率、载流子迁移率、非平衡载流子寿命和位错密度。禁频宽度由半导体的电子态、原子组态决定，反映组成这种材料的原子中价电子从束缚状态激发到自由状态所需的能量。电阻率、载流子迁移率反映材料的导电能力。非平衡载流子寿命反映半导体材料在外界作用（如光或电场）下内部载流子由非平衡状态向平衡状态过渡的弛豫特性。位错是晶体中最常见的一类缺陷。位错密度用来衡量半导体单晶材料晶格完整性的程度，对于非晶态半导体材料，则没有这一引数。半导体材料的特性引数不仅能反映半导体材料与其他非半导体材料之间的差别，更重要的是能反映各种半导体材料之间甚至同一种材料在不同情况下，其特性的量值差别。

为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体

只有纯净的本征半导体，才可能按设计者的需要制造出需要的器件。 如果有杂质，电晶体就无法实现可控的或关断。

2011年10月，德国最大的太阳能公司Solar World向美国商务部提交了一份专门针对75家中国光伏企业的“反倾销反补贴”调查申请。

由于产能过剩，当时国内光伏企业的业绩已经哀鸿遍野。若“双反”一开，必然雪上加霜，整个行业都会被推到了悬崖边缘。

然而出乎所有人意料的是，中国的光伏行业不但顽强地活了下来，而且在不到十年的时间里，以超过100％的年均增长率为中国打造了又一个世界级产业。

无独不偶。

在《宁德时代、比亚迪们的下一个十年》中，我们曾经提到在锂电池行业，中国企业是如何在日韩巨头的夹缝中一步步成长，最终具备了强大的国际竞争力。

国内光伏和锂电行业的崛起，共同特征都是弯道超车——基于“补贴”这个弯道，当国内龙头企业在全球范围内具备核心竞争力之后，“退补”出清，带来了龙头集中度的提升。

而根据国泰君安产业研究中心的判断，未来十年，芯片国产化将是国内半导体企业最大的弯道。

以史为鉴，在整个泛半导体产业链的国产化进程中，什么样的企业会脱颖而出，效仿过去十年的光伏和锂电成为产业龙头？

国君研究“下一个十年”专题研究系列第二篇，聚焦半导体材料细分领域，从不同产业链成长的历史中，寻找材料企业成长的模式和优秀企业的特征。

01

光伏，战“隆”在野

战略选择决定企业优势

2011年的隆基股份还是一家单纯做单晶硅的公司，与后来成就自己的光伏之间，相隔的是一整条光伏产业链。

而当我们回头去读隆基股份2012-2018年的年报，才能真正体会到教科书里频繁出镜的“战略选择”的重要性——

在当年单晶多晶技术路线之争打得火热之际，看准行业的方向或许并不困难，但隆基能够持续坚持战略选择，而且在遇到下游组件厂商阻力时，以极高的战略执行力将产业链拓展至下游单晶组件，引领PERC技术成为主流，最终打败了历史上的“亚洲硅王”保利协鑫，完成产业链一体化，这实属不易。

▼光伏产业链核心环节：硅料-硅片-电池-组件

数据来源：国泰君安《爱旭科技首次覆盖报告20190412》

在2012年上市第一年的年报中，隆基就清晰地阐述了自己在技术路线上的战略选择，以及在产业链中的市场定位：

“晶硅路线是未来十年的主流光伏技术路线，相对薄膜路线具有投资成本低、产业基础稳定、产业化前景广阔等优势；单晶路线与多晶路线相比具备可持续发展优势，其生产工艺和技术门槛高，对区域布局要求高，高转化效率所带来的度电成本降低空间大；聚光电池技术路线和物理法多晶硅短期缺乏产业发展前景。

在以上分析基础上，隆基股份将单晶路线作为长期发展的技术路线。

同时，上下游的交易成本在成本中所占比重较低，多领域投资和垂直一体化模式对企业资源能力和风险承担能力要求偏高，鉴于这些分析基础，隆基股份在主要光伏企业进行垂直一体化扩张时仍坚持专业化战略定位，取得了单晶领域技术、成本等多方面的领先优势。”

——隆基股份2012年报

一年后的2013年，单晶还是多晶好的争论在中国光伏产业界仍旧甚嚣尘上。面对汹涌的质疑，隆基在年报中开始体现出对整合下游组件制造商的“野心”：

“目前国内光伏应用市场以多晶产品为主，单晶产品的份额不足10％，单晶价值没有得到充分认可，主要原因在于渠道不畅，销售推动力不足。

在通往电站的渠道中，组件制造商占据主导地位，其对单晶、多晶的选择推广尤为重要。在光伏产品供应不足的时期（2005—2008年，2010—2011年），多晶产品因为工艺简单，产能快速扩张，国内主流电池组件企业均是多晶为主的一体化企业。

目前国外光伏应用市场单晶产品比例明显高于国内市场。2013年我国硅片出口共16.94亿美元，其中单晶硅片出口7.05亿美元，占总出口额的41.6％。国外成熟市场光伏制造及应用市场单晶比例提升趋势明显。”

——隆基股份2013年年报

不到一年后，隆基股份就出手对下游的光伏电站和电池组件业务进行了整合：

“产业链整合与新业务的培育取得实质性进展，有望成为新的利润增长点。2014年公司启动产业链整合，收购了浙江乐叶光伏科技有限公司，将产业链拓展至组件业务。”

——隆基股份2014年年报

尽管外界对光伏产业多年来的政府补贴议论纷纭，但我们坚持认为，补贴成就不了世界级的企业，是敏锐的技术觉察能力、强大的整合执行能力，以及坚定的战略选择能力成就了隆基。

02

产业链培育

成就锂电行业的宁德时代

2010年，我们刚刚开始研究锂电的时候，基于日韩的历史经验，认为材料环节是技术壁垒最高、盈利能力最强的环节，技术突破能力是我们当年衡量企业核心竞争力的最重要标准。

然而经历了锂电行业高速成长的10年再回头看，当年我们重点推荐的具备高技术壁垒的佛塑科技因为隔膜子公司的激励问题销声匿迹，江苏国泰和杉杉股份因为多元化的问题竞争力也已大不如前，新宙邦、当升科技虽然仍是子行业龙头，但市值和盈利增速远远弱于行业整体，反而是当年我们认为最没有技术壁垒的电芯和组件环节，出现了一家具备全球竞争力的独角兽——宁德时代。

全球新能源汽车销量从2011年的5.1万辆增长至2018年的237万辆，增长超过40倍，GAGR达到73％，而宁德时代在2014-2018年的装机量和收入的增长远超行业，考虑降价因素，收入的年复合增速仍然超过200％。

回顾宁德的发展史，和轻资产的上游材料环节不同，锂电电芯环节的资本开支强度高达4-5亿元/GW，因此友好的融资环境以及前期果断的大量资本开支，让宁德拥有了先发的规模化优势——2018年，宁德时代在国内的市占率已经超过40％，全球市占率21.9％。

与此同时，由于下游汽车对于稳定性、均一性要求高，成本和生产的管控能力是锂电电芯企业的核心竞争力，规模化带来的成本优势成了天然的壁垒。

不过比先发和规模优势更重要的，是宁德时代在设备和材料的国产化培育方面做的大量工作。宁德成功培育了大批本土供应商，让动力电池上游的国产化率超过80％，这也让其对产业链资源有了极强的控制能力。

这与日韩电芯组件环节的LGC、SDI、SKI、松下形成鲜明对比，后者之所以常年亏损，一个重要的原因就是日韩的产业链格局中，材料环节存在高壁垒，把控着利润的大头。

而宁德时代通过“控制关键原材料+输出配方+材料厂代工”模式，对上游具备强议价能力。

▼CATL对供应商的管控能力极强

数据来源：上市公司年报/招股书、国泰君安证券研究

如果从长周期视角来看，赛道的好坏、商业模式的优劣，就如同杜邦分析里面的杠杆率一样，是个内生变量。而一家优秀的公司，可以改变整个产业链的竞争格局。它竞争优势的外在体现可能是优秀的供应商管控能力、优秀的生产管理，以及大规模研发团队带来的高速技术迭代，内在体现很可能是创始人的愿景情怀、用人之道，以及与之相匹配的激励体系和制度。

03

半导体材料

历史是否正在重演？

历史上光伏、锂电的弯道是补贴和退补，通过惨烈地市场化竞争，找出具备全球竞争力的龙头企业，颠覆了整条产业链的竞争格局。

而由于面板和半导体的资本开支强度远远高于光伏和锂电，半导体行业的弯道则体现在大基金和国家队的投资上，从而实现产能转移。

▼集成电路贸易逆差持续扩大

数据来源：海关总署、wind、国泰君安证券研究

半导体材料主要分为晶圆制造材料和封装材料，其中晶圆制造材料包括硅片（37％）、光刻胶、光刻胶配套试剂、湿电子化学品、电子气体、 CMP 抛光材料、以及靶材等；芯片封装材料包括封装基板（39％）、引线框架、树脂、键合丝、锡球、以及电镀液等。

可以看出，和光伏锂电不同，半导体材料是半导体产业链中细分领域最多的环节，且技术路径相去甚远，材料成本合计占比仅10％。

▼半导体材料品类众多

数据来源：SEMI、wind、国泰君安证券研究

不过有失必有得。与光伏产业的野蛮生长不一样的是，半导体产业的下游由国家主导，因此竞争格局相对稳定，这也让半导体材料企业拥有更大的发展空间。

我们认为，材料企业的核心不单单基于研发，更多在于满足客户多样性的需求，帮助客户成长，因此降成本、改进工艺都是好的盈利模式，基于客户需求出发的技术服务能力将成为企业成长的驱动力。

从这个角度看，在半导体材料领域，对标日韩成长路径更加可行。

04

半导体材料的下一个十年

你可能关心的三个问题

1. 长周期下，需求增速最好的阶段就是股东回报最好的时期吗？

目前的世界环境下，国内无论是一级投资者还是二级投资者都在看半导体行业，因为这个行业的国产化需求最为旺盛。

那么，需求增速最好的阶段就是股东回报最好的时期吗？如果我们以具备全球竞争力的家电行业为复盘对象，答案正好相反。

国泰君安家电研究团队在行业复盘中这样表示：

“90年代到21世纪初是中国家电行业大发展的时代，也是需求最旺盛的年代。然而2007 年初海尔的张瑞敏就说过，家电产业是充分竞争的行业，目前的利润率仅在2-3％之间，已经像刀片一样薄了。

直到2011年最后一波中央政府补贴退出之后，完全市场竞争的时代，没有无必要的政府政策约束，没有政府补贴干扰，加上竞争格局良好，原材料成本持续下行，家电行业龙头这才进入了一个盈利水准的长周期上升通道中。”

——范杨《国泰君安道合·理：空调行业10年复盘》视频

大规模制造、高壁垒的渠道，加上深入人心的品牌印象，是这一时期家电龙头“定价权”的主要来源，也是时至今日仍无人能够挑战的核心壁垒。因此，2010-2019年才是家电行业股东回报最好的周期。

我们并没有否认所有行业的需求逻辑，2009-2019，消费电子产能向国内的转移带来了大批优秀的上市公司，如立讯精密、舜宇光学、海康威视、欧菲光等等。我们只是认为，制造业的核心壁垒在于领先的规模优势，需求增速并不是判断赛道优劣的核心变量。尤其在未来十年，面临经济增速放缓的背景，如何在价格战中取得规模优势才是衡量制造业龙头的最优标准。

2.资本的介入和股权的变化将给半导体材料企业带来哪些影响？

当下，科技企业学习华为管理的热情，已经可以比肩十年前制造企业学习台塑的情景。关于华为的研究很多，看到皮毛的我们只想讲讲感受最深的两点。

首先，公司治理和内控最难的是代理人问题，华为98％以上的股份都是员工的，企业价值最大化和股东利益最大化一致，永远不会被资本裹挟，永远保持全员创业的激情。

▼公司治理和代理问题

数据来源：国泰君安《公司研究框架》

其次，企业文化的建设和传承，空喊是没用的，需要与之相匹配的激励机制，比如996工作制和8年退休制度更有利于狼性文化的传承。8年退休可以永久拿分红，996锁死了工作时间，基于理性人假设，与其蹉跎度过，不如拼尽全力干满8年多拿股票早退休，而退休制度也给年轻人更多的发展和上升空间。

华为的股权模式无法效仿，但产业资本的介入和股权关系的变化很可能带来激励的改变和企业新的活力。

例如宁德时代绑定车厂，除了订单之外，更重要的是利益的分配，大幅降低车企上游一体化的动机。

因此我们观察半导体材料公司的发展，一个重要的切入点也是能不能像隆基一样拥有战略选择的定力和整合产业链的野心，考虑到半导体材料的复杂性和产业链下游的特殊属性，横向发展成为平台型公司或许是半导体材料企业更好的选择。

3. 那么，平台型半导体材料企业的成长路径是什么？

无论一级还是二级，从苹果供应链到华为供应链，再到5G的爆发，需求逻辑下对技术壁垒的偏好和执着一直是投资者的共性。

然而就像我们复盘锂电行业的发展时看到的，从长周期视角来看，科技类产品具有高速迭代和材料环节价格持续下降的属性。

那么，龙头供应商盈利的持续性真的是靠技术壁垒么？

我们认为，半导体材料企业的成长路径，应当是基于客户需求的技术服务能力和相关多元化。

技术型企业家，公司的寿命取决于产品的寿命。销售型企业家，企业能做多大取决于能掌握多少客户资源。

不同于大化工的市场空间和同质化产品，企业核心竞争力来源于资源优势或技术突破。对于半导体材料企业来讲，技术服务能力是胜出的关键。

1、集成电路渗透到我国各个行业

集成电路是我国科技发展的重要组成部分，也是我国各行各业实现智能化、数字化的基础。目前我国集成电路渗透到我国各个行业，例如工业机器人、5G网络建设、汽车电子以及计算机等重要科技领域，可以说集成电路是我国科技发展的基石，集成电路技术发展到位，我国才能够在科技领域不受制于人。

2、我国集成电路行业依赖进口较为严重

目前集成电路已渗透到我国各个行业，对于我国科技、工业等领域发展显得尤为重要，但因集成电路行业具有较高的技术壁垒，我国目前尚未完全突破技术壁垒，因此在7nm等精度较高的集成电路领域，我国仍需要进口。换言之，在关键技术领域，我国集成电路依赖进口较为严重。

2017-2020年，我集成电路进出口数量均呈现上升趋势，且进出口逆差也在不断扩大。根据海关总署数据显示，2020年中国共进口集成电路5431亿个，较2019年增加985亿个出口集成电路2596亿个，较2019年增加411个，贸易逆差为2835亿个。2021年1-2月，我国累计进口集成电路963亿个出口集成电路468亿个，贸易逆差为495亿个。

3、多项规划指明集成电路发展方向

在《中国制造2025》中针对集成电路产业的市场规模、产能规模等提出了具体的量化目标，同时在全国两会发布的《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》中也提到在事关国家安全和发展全局的基础核心领域，制定实施战略性科学计划和科学工程。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。

从国家急迫需要和长远需求出发，集中优势资源攻关关键元器件零部件和基础材料等领域关键核心技术。支持北京、上海、粤港澳大湾区形成国际科技创新中心，建设北京怀柔、上海张江、大湾区、安徽合肥综合性国家科学中心，支持有条件的地方建设区域科技创新中心。

3、政策规划下我国集成电路市场规模不断提升

在我国政策的促进下，我国集成电路行业主要代表企业不断突破技术壁垒，促进我国集成电路行业的发展，其中，中芯国际已能够生产n+1

nm的集成电路，虽不能完全替代7nm的芯片，但也能在短时间内解决我国机场电路短缺的问题。

根据中国半导体行业协会数据显示，2015-2020年我国集成电路市场规模呈逐年增加趋势。2020年我国集成电路市场规模为8848亿元，较2019年增加17.00%。

4、“十四五”期间各省份出台规划促进集成电路发展

目前长三角地区的安徽省、江苏省、上海市，泛珠三角地区的江西省、福建省、广东省、四川省均对“十四五”期间，集成电路的发展做出了明确的目标规划，形成了较为明确的集群化发展，除此之外，湖北省、重庆市以及山西省也针对“十四五”期间集成电路的发展做出了明确的目标规划。

综合来看，集成电路行业的发展对于我国工业智能化、5G网络、汽车电子、计算机等关键领域的发展起着至关重要的作用，但目前由于我国尚未完全突破集成电路的技术壁垒，到至我国对集成电路的进口依赖较为明显，未来在《中国智造2025》以及《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》的支持下，我国集成电路的发展会越来越好。

除国家层面外，我国经济较为发达的省份也在不停的摸索集成电路的发展，目前在长三角和泛珠三角地区已形成了集成电路发展的集群效应。

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