第一代、第二代、第三代半导体材料分别是?

第一代、第二代、第三代半导体材料分别是?,第1张

1.第一代半导体材料主要是指硅(Si)、锗元素(Ge)半导体材料。作为第一代半导体材料的锗和硅,在国际信息产业技术中的各类分立器件和应用极为普遍的集成电路、电子信息网络工程、电脑、手机、电视、航空航天、各类军事工程和迅速发展的新能源、硅光伏产业中都得到了极为广泛的应用,硅芯片在人类社会的每一个角落无不闪烁着它的光辉。

2.第二代半导体材料主要是指化合物半导体材料,如砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb);三元化合物半导体,如GaAsAl、GaAsP;还有一些固溶体半导体,如Ge-Si、GaAs-GaP;玻璃半导体(又称非晶态半导体),如非晶硅、玻璃态氧化物半导体;有机半导体,如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。

3.第三代半导体材料主要以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带半导体材料。在应用方面,根据第三代半导体的发展情况,其主要应用为半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器、以及其他4个领域,每个领域产业成熟度各不相同。在前沿研究领域,宽禁带半导体还处于实验室研发阶段。

扩展资料

Si和化合物半导体是两种互补的材料,化合物的某些性能优点弥补了Si晶体的缺点,而Si晶体的生产工艺又明显的有不可取代的优势,且两者在应用领域都有一定的局限性,因此在半导体的应用上常常采用兼容手段将这二者兼容,取各自的优点,从而生产出符合更高要求的产品,如高可靠、高速度的国防军事产品。因此第一、二代是一种长期共同的状态。

但是第三代宽禁带半导体材料,可以被广泛应用在各个领域,消费电子、照明、新能源汽车、导d、卫星等,且具备众多的优良性能可突破第一、二代半导体材料的发展瓶颈,故被市场看好的同时,随着技术的发展有望全面取代第一、二代半导体材料。

参考资料百度百科——半导体材料

第三代半导体是以碳化硅(SiC) 、氮化镓(GaN) 为主的半导体材料,与第一代、第二代半导体材料(SI、CaAs)不同,第三代半导体材料具有高频、高效、高功率、耐高压、抗辐射等诸多优势特性,在5G、新能源汽车、消费电子、新一代显示、航空航天等领域有重要应用。目前主要应用在5G、新能源车、充电桩、光伏、轨道交通等领域的核心部件上,而以上领域都是国家重点发展的方向。

在第一代和第二代半导体材料的发展上,我国由于起步时间远远落后,导致在材料供应上受制于人。但在第三代半导体材料领域,国内厂商起步与国外厂商相差不多,且渗透率较低,国产替代空间巨大,在“十四五”等国家政策的密集推动下,国内厂商有望实现技术弯道超车。

第一代半导体材料以硅(Si)、锗(Ge)为代表,该类材料产业链较为成熟,技术储备完善且制作成本较低,目前主要应用于大规模集成电路中;

第二代半导体材料以砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)为代表,在物理结构上具备直接带隙的特点,相对于 Si 材料具有光电性能佳、工作频率高,抗高温、抗辐射等优势,适用于制作高速高频、大功率及发光电子器件,是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料,广泛运用于移动通讯、卫星通讯、光通讯和 GPS 导航等领域;

第三代半导体指以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)为代表的化合物半导体,还包括氧化锌(ZnO)和金刚石该类半导体材料禁带宽度大于或等于 2.2eV,因此也被称为宽禁带半导体材料

半导体芯片作为新一代信息技术的核心,它不仅是现代数字经济时代的基石,而且是能更快抓住新一轮产业和 科技 革命机遇的重要构件。 无论是日常生活的需要,还是国家 科技 水平的发展,都离不开指甲盖大小的芯片。 而半导体行业的发展高低,一定程度决定了国与国之间的竞争结果。

正是因为半导体芯片的重要性,美国一直在想方设法地遏制我国半导体芯片行业的发展。例如华为被无故制裁事件,例如光刻机被针对限制购买事件。 面对美国在芯片方面的“卡脖子”,我国一直深入科研,加大投入,追赶抢先。 眼看着我国半导体芯片的国产替代事业蒸蒸日上,美国方面又坐不住了,开始出来“作妖”。

据路透社消息,美国总统拜登于当地时间8月9日签署《芯片与科学法案》,用于补贴美国的半导体产业。值得注意的是,该法案明确要求 获得补贴的半导体企业,要在未来10年内禁止在大陆投资和新建或者扩建先进制程的半导体工厂。 这是美国针对我国特意制定的禁令,毫不夸张地说,该法案对我国半导体芯片行业的发展是充满了恶意。

不仅如此,早在今年3月份,美国就 以“牵制大陆半导体崛起”为目的,向韩国、日本和中国台湾地区提议出加入“芯片四方联盟”的半导体同盟构想 。不过让人意外的是,韩国方面这次并不想再为虎作祟。

韩国方面8月7号表示,韩国将 把“不刺激中国”作为协商原则与美国讨论半导体合作的必要性。 美国对此很不满意,已经要求韩国方面在8月31号之前答复是否加入该同盟。

值得一提的是,对于美国在半导体行业的无理修改规则,韩国并不是第一个不妥协的人,上一个明确拒绝美国的是ASML公司。

作为光刻机领域的佼佼者,ASML公司有着垄断行业的地位。受于华为事件的影响,美国对该公司有明令限制,就是最先进的EUV光刻机是不能卖给我们的。因为公司核心技术来自于美国,ASML也不得不从。但低端一点的DUV光刻机是可以自由正常出货。

据了解,仅仅是2022年的第一季度,我们就购买了20多台DUV光刻机, 中国市场成为了ASML公司在海外的最大客户。 这美国当然看不下去了,就想进一步让ASML公司限制DUV光刻机出货给我们。这相当于切断了ASML公司的赚钱财路,这一次 ASML对美国的无理要求也是直接表示了反对的态度。

无论是韩国方面,还是ASML公司,敢公然违背美国的意思,无不是看上了国内最大的市场,这也是我们半导体芯片行业最大的底气。 毕竟没了市场,产品再好也没有销路。

目前美国的半导体市场,就已经出现了堆压货物的情况。因为美国多次修改了芯片规则,美国芯片不能正常出货给大陆,导致了像 英特尔、高通这样的大厂商出现了严重的库存积压。 甚至一些厂商已经在折价处理,并呼吁我们能够帮助他们消耗一部分库存。

而在国内市场,除了7纳米以上的高端芯片仍需要购买,其它工艺的芯片早已经可以实现国产替代。面对国内这庞大的市场,国产替代因为成本低的优势,往往供不应求。

根据市场研究机构发布的《2022年第一季度全球十大晶圆厂营收排名及市场份额》显示, 中国三家芯片代工企业的营收增速最快。

这主要原因就在于国内市场需求十分大,而且国产替代的成本比较低,因此实现了较快营收增速。目前国内能量产的成熟工艺制程, 晶合集成的最先进工艺是65nm,上海华虹最先进也就28nm,而中芯国际能做到14nm。

而更先进工艺的芯片,国内最近也取得可观的成果。就在8月7日,芯原股份披露了其有可能成为全球第一批面向客户推出Chiplet商用产品的企业。让人欣慰的是,基于该技术的5nm系统级芯片,目前已经成功流片。这足以证明成功攻破5nm的难关也只是时间问题。

不过,最先进工艺的芯片,主要应用在日常生活中的智能手机、平板电脑等消费电子产品,目前在这方面的需求并不是很大。国内市场在 汽车 芯片上的需求更大,毕竟一台 汽车 包含了上千个精密芯片,而在这方面 我们国内的芯片厂商的成熟工艺完全有能力自给自足。

现在美国只能卡我们在先进工艺上的芯片,但这种伤敌一千自损八百的“卡脖子”方案,只会让美国更快失去它盟友对它的信心。例如韩国的犹豫不决和ASML公司的明确拒绝,以后这样的反对声音只会越来越多。

中西方在半导体行业的竞争已经趋于白热化,美国在这方面的权威日渐下降,而我们的市场让我们赢得更多的合作机会。彼 消此涨,我们的半导体行业得到了空前的快速发展。

正是我们在成熟工艺方面的高速发展让美国害怕了,让它把仅有的先进工艺芯片这一张牌握得越来越紧。 频繁出台针对我国半导体行业发展的相关文件,更加证明了 美国在半导体行业的黔驴技穷 。

虽然美帝打压我国半导体是吃了秤砣,铁了心肠的,但国内半导体芯片的发展已经势不可挡,坐拥着全球最大的市场,我们有底气有信心弯道超车。总的来说,未来可期。

让我们拭目以待。


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