常见的半导体的晶体结构有金刚石型、闪锌矿型、纤锌矿型和氯化钠型4种,如图和表所示。在三元化合物半导体中有部分呈黄铜矿型结构,金刚石型、闪锌矿型和氯化钠型结构可看成是由两套面心立方格子套构而成。不同的是,金刚石型和闪锌矿型是两套格子沿体
对角线的1/4方向套构,而氯化钠型则是沿1/2[100]方向套构金刚石晶格中所有原子同种,而闪锌矿和氯化钠晶格中有两种原子闪锌矿型各晶面的原子排布总数目与金刚石型相同,但在同一晶面或同一晶向上,两种原子的排布却不相同。纤锌矿型属六方晶系,其中硫原子呈六方密堆集,而锌原子则占据四面体间隙的一半,与闪锌矿相似,它们的每一个原子场处于异种原子构成的正四面体中心。但闪锌矿结构中,次近邻异种原子层的原子位置彼此错开60°,而在纤锌矿型中,则是上下相对的。采取这种方式使次近邻异种原子的距离更近,会增强正负离子的相互吸引作用,因此,纤锌矿型多出现于两种原子间负电性差大、化学键中离子键成分高的二元化合物中。
TCL 科技 (000100.SZ)公布2021年度业绩预告,公司预计实现营业收入1616亿元-1650亿元,比上年同期增长111%-115%;预计实现净利润150亿元-153.5亿元,比上年同期增长196%-203%;归属于上市公司股东的净利润100亿元-103亿元,比上年同期增长128%-135%。
其中,半导体显示业务营收及利润均实现较大幅度增长,营业收入同比增长超过80%,净利润同比增长超过330%。中环半导体于2020年第四季度并表,成为公司2021年业绩增长新驱动。
半导体显示业务净利润同比增超330%,第四季度行业低点仍保持盈利
2021年TCL 科技 半导体显示业务表现强劲,除受益于报告期内显示面板均价显著高于上年同期外,同时也得益于内生结合外延式并购的高速增长,t1、t2和t6保持满销满产,t7按计划量产,t10产线和产品加速整合,大尺寸出货面积同比增长36%,营业收入同比增长超90%,净利润同比增长超300%;t3产品和客户结构不断优化,盈利能力提升,t4柔性OLED产线二、三期产能建设稳步推进,中小尺寸业务营业收入同比增长超30%,产品出货大幅增长,客户结构持续改善,经营效益正在逐步提升。
2020年上半年,液晶电视面板价格维持低位运行,2020年6月液晶电视面板价格触底反d并连续上涨近13个月,2021年7月起受物流响应和部分区域需求调整的影响,液晶电视面板价格高位回调。Wind数据显示,2021年12月,32/43/50/55/65英寸液晶电视面板价格分别为39/71/98/121/193美元。但根据TCL 科技 此次年度预告数据推算,2021年第四季度TCL 科技 仍保持单季度接近20亿元净利润的盈利水平。反观目前价格跌幅逐步收窄,触及海外产线经营亏损线附近,据韩媒报道,三星将在2022年上半年关闭剩余所有的LCD产线,产业格局改善将进入第二轮高峰。
中环半导体超额达成业绩倍增计划
在国家“十四五”规划和“双碳”政策助力下,半导体光伏产业2021年迎来发展机遇期。通过体制机制改革,中环半导体激发组织活力,发挥G12+叠瓦的技术优势和智能制造的工艺优势,进一步提升行业领先地位,超额达成业绩倍增计划。
中环半导体的光伏材料产能规模快速提升,尤其是G12产品的技术、成本和生态优势增强。从技术发展来看,大尺寸硅片优势明显,尺寸的加大有利于降低组件及关键部件的单位加工成本,是光伏行业进步的一个重要方向。
中环半导体材料产能稳步扩张,8-12英寸产品结构持续升级。目前,8英寸和12英寸硅片是全球市场主流产品规格,其需求逐年增大。特别是12英寸硅片的供给和需求依旧存在较大缺口,并且缺口会随着半导体周期的景气程度回暖而越来越大。作为中国大陆少数几家能生产8-12英寸硅片的企业之一,中环半导体借助半导体市场快速增长契机,与战略客户协同成长,已与多家国际芯片厂商签订长期战略合作协议,为全球业务拓展奠定坚实基础。
在半导体光伏电池组件,中环半导体坚定全球化发展战略,联合MAXN公司打开出海口,在全球范围内进一步拓展电池、组件的制造体系和地面式电站、分布式电站的市场开发业务,快速建立海外产业布局和全球供应链体系。
显示行业长期竞争格局改善
TCL 科技 看好显示行业长期竞争格局改善和产业链战略价值的提升。2021年之后,全球液晶面板厂商在高世代产线方面基本不再增加资本支出。未来两到三年,全球液晶面板产能供给基本保持平稳。与此同时,随着三星液晶面板产线的全面清退,全球液晶面板产能集中度提升。据洛图 科技 数据,2021年11月,液晶面板厂出货量CR3(TOP3面板厂份额之和)为56.7%,至2024年CR3将接近70%,行业将进入稳定的利润贡献期。
方正证券认为,LCD行业的供给周期,将由投资驱动的大幅波动转为由需求淡旺季影响的窄幅波动。随着行业集中度的提升,头部面板企业控产控价能力得到提升,在价格下行时期,多家面板头部企业主动下调稼动率,从供给侧带动面板价格波动趋于平缓,面板市场秩序趋于理性和 健康 。
如今,面板价格跌幅逐步收窄,甚至部分尺寸价格止跌。根据Witsview统计,1月上旬55、65英寸中大型面板报价较上月底下跌2、3美元,跌幅均不到2%,32、43英寸电视面板报价则持平上月底。奥维睿沃预测,在2022年第一季度面板价格探底以后,随着2022年第二季度备货旺季的到来,面板价格将触底反d。与此同时,面板厂商未来业绩有望逐季环比提升。
TCL 科技 表示,公司将继续以“经营提质增效,锻长板补短板,加快全球布局,创新驱动发展”为核心要求,在半导体显示、半导体光伏及半导体材料领域打造战略控制点,在所处行业赛道中成为全球领先者。
半导体材料(semiconductor material)是一类具有半导体性能(导电能力介于导体与绝缘体之间,电阻率约在1mΩ·cm~1GΩ·cm范围内)、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。
一、半导体材料主要种类
半导体材料可按化学组成来分,再将结构与性能比较特殊的非晶态与液态半导体单独列为一类。按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。
1、元素半导体:在元素周期表的ⅢA族至ⅦA族分布着11种具有半导性半导体材料的元素,下表的黑框中即这11种元素半导体,其中C表示金刚石。C、P、Se具有绝缘体与半导体两种形态B、Si、Ge、Te具有半导性Sn、As、Sb具有半导体与金属两种形态。P的熔点与沸点太低,Ⅰ的蒸汽压太高、容易分解,所以它们的实用价值不大。As、Sb、Sn的稳定态是金属,半导体是不稳定的形态。B、C、Te也因制备工艺上的困难和性能方面的局限性而尚未被利用。因此这11种元素半导体中只有Ge、Si、Se 3种元素已得到利用。Ge、Si仍是所有半导体材料中应用最广的两种材料。
(半导体材料)
2、无机化合物半导体:分二元系、三元系、四元系等。 二元系包括:①Ⅳ-Ⅳ族:SiC和Ge-Si合金都具有闪锌矿的结构。②Ⅲ-Ⅴ族:由周期表中Ⅲ族元素Al、Ga、In和V族元素P、As、Sb组成,典型的代表为GaAs。它们都具有闪锌矿结构,它们在应用方面仅次于Ge、Si,有很大的发展前途。③Ⅱ-Ⅵ族:Ⅱ族元素Zn、Cd、Hg和Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物,是一些重要的光电材料。ZnS、CdTe、HgTe具有闪锌矿结构。④Ⅰ-Ⅶ族:Ⅰ族元素Cu、Ag、Au和 Ⅶ族元素Cl、Br、I形成的化合物,其中CuBr、CuI具有闪锌矿结构。⑤Ⅴ-Ⅵ族:Ⅴ族元素As、Sb、Bi和Ⅵ族元素 S、Se、Te形成的化合物具有的形式,如Bi2Te3、Bi2Se3、Bi2S3、As2Te3等是重要的温差电材料。⑥第四周期中的B族和过渡族元素Cu、 Zn、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的氧化物,为主要的热敏电阻材料。⑦某些稀土族元素 Sc、Y、Sm、Eu、Yb、Tm与Ⅴ族元素N、As或Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物。 除这些二元系化合物外还有它们与元素或它们之间的固溶体半导体,例如Si-AlP、Ge-GaAs、InAs-InSb、AlSb-GaSb、InAs-InP、GaAs-GaP等。研究这些固溶体可以在改善单一材料的某些性能或开辟新的应用范围方面起很大作用。
(半导体材料元素结构图)
半导体材料
三元系包括:族:这是由一个Ⅱ族和一个Ⅳ族原子去替代Ⅲ-Ⅴ族中两个Ⅲ族原子所构成的。例如ZnSiP2、ZnGeP2、ZnGeAs2、CdGeAs2、CdSnSe2等。族:这是由一个Ⅰ族和一个Ⅲ族原子去替代Ⅱ-Ⅵ族中两个Ⅱ族原子所构成的, 如 CuGaSe2、AgInTe2、 AgTlTe2、CuInSe2、CuAlS2等。:这是由一个Ⅰ族和一个Ⅴ族原子去替代族中两个Ⅲ族原子所组成,如Cu3AsSe4、Ag3AsTe4、Cu3SbS4、Ag3SbSe4等。此外,还有它的结构基本为闪锌矿的四元系(例如Cu2FeSnS4)和更复杂的无机化合物。
3、有机化合物半导体:已知的有机半导体有几十种,熟知的有萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等,它们作为半导体尚未得到应用。
4、非晶态与液态半导体:这类半导体与晶态半导体的最大区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。
二、半导体材料实际运用
制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求,包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。
半导体材料所有的半导体材料都需要对原料进行提纯,要求的纯度在6个“9”以上,最高达11个“9”以上。提纯的方法分两大类,一类是不改变材料的化学组成进行提纯,称为物理提纯另一类是把元素先变成化合物进行提纯,再将提纯后的化合物还原成元素,称为化学提纯。物理提纯的方法有真空蒸发、区域精制、拉晶提纯等,使用最多的是区域精制。化学提纯的主要方法有电解、络合、萃取、精馏等,使用最多的是精馏。由于每一种方法都有一定的局限性,因此常使用几种提纯方法相结合的工艺流程以获得合格的材料。
(半导体材料)
绝大多数半导体器件是在单晶片或以单晶片为衬底的外延片上作出的。成批量的半导体单晶都是用熔体生长法制成的。直拉法应用最广,80%的硅单晶、大部分锗单晶和锑化铟单晶是用此法生产的,其中硅单晶的最大直径已达300毫米。在熔体中通入磁场的直拉法称为磁控拉晶法,用此法已生产出高均匀性硅单晶。在坩埚熔体表面加入液体覆盖剂称液封直拉法,用此法拉制砷化镓、磷化镓、磷化铟等分解压较大的单晶。悬浮区熔法的熔体不与容器接触,用此法生长高纯硅单晶。水平区熔法用以生产锗单晶。水平定向结晶法主要用于制备砷化镓单晶,而垂直定向结晶法用于制备碲化镉、砷化镓。用各种方法生产的体单晶再经过晶体定向、滚磨、作参考面、切片、磨片、倒角、抛光、腐蚀、清洗、检测、封装等全部或部分工序以提供相应的晶片。
在单晶衬底上生长单晶薄膜称为外延。外延的方法有气相、液相、固相、分子束外延等。工业生产使用的主要是化学气相外延,其次是液相外延。金属有机化合物气相外延和分子束外延则用于制备量子阱及超晶格等微结构。非晶、微晶、多晶薄膜多在玻璃、陶瓷、金属等衬底上用不同类型的化学气相沉积、磁控溅射等方法制成。
三、半导体材料发展现状
相对于半导体设备市场,半导体材料市场长期处于配角的位置,但随着芯片出货量增长,材料市场将保持持续增长,并开始摆脱浮华的设备市场所带来的阴影。按销售收入计算,
半导体材料日本保持最大半导体材料市场的地位。然而台湾、ROW、韩国也开始崛起成为重要的市场,材料市场的崛起体现了器件制造业在这些地区的发展。晶圆制造材料市场和封装材料市场双双获得增长,未来增长将趋于缓和,但增长势头仍将保持。
(半导体材料)
美国半导体产业协会(SIA)预测,2008年半导体市场收入将接近2670亿美元,连续第五年实现增长。无独有偶,半导体材料市场也在相同时间内连续改写销售收入和出货量的记录。晶圆制造材料和封装材料均获得了增长,预计今年这两部分市场收入分别为268亿美元和199亿美元。
日本继续保持在半导体材料市场中的领先地位,消耗量占总市场的22%。2004年台湾地区超过了北美地区成为第二大半导体材料市场。北美地区落后于ROW(RestofWorld)和韩国排名第五。ROW包括新加坡、马来西亚、泰国等东南亚国家和地区。许多新的晶圆厂在这些地区投资建设,而且每个地区都具有比北美更坚实的封装基础。
芯片制造材料占半导体材料市场的60%,其中大部分来自硅晶圆。硅晶圆和光掩膜总和占晶圆制造材料的62%。2007年所有晶圆制造材料,除了湿化学试剂、光掩模和溅射靶,都获得了强劲增长,使晶圆制造材料市场总体增长16%。2008年晶圆制造材料市场增长相对平缓,增幅为7%。预计2009年和2010年,增幅分别为9%和6%。
半导体材料市场发生的最重大的变化之一是封装材料市场的崛起。1998年封装材料市场占半导体材料市场的33%,而2008年该份额预计可增至43%。这种变化是由于球栅阵列、芯片级封装和倒装芯片封装中越来越多地使用碾压基底和先进聚合材料。随着产品便携性和功能性对封装提出了更高的要求,预计这些材料将在未来几年内获得更为强劲的增长。此外,金价大幅上涨使引线键合部分在2007年获得36%的增长。
与晶圆制造材料相似,半导体封装材料在未来三年增速也将放缓,2009年和2010年增幅均为5%,分别达到209亿美元和220亿美元。除去金价因素,且碾压衬底不计入统计,实际增长率为2%至3%。
四、半导体材料战略地位
20世纪中叶,单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功,导致了电子工业革命20世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明,促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业,使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功,彻底改变了光电器件的设计思想,使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用,将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、 *** 纵和制造功能强大的新型器件与电路,深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式,彻底改变人们的生活方式
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