您好 , 歡迎來到波光芯城 ! | 免費注冊

主頁 > 行業資訊 > 第一代、第二代、第三代半導體材料是什么?有什么區別

第一代、第二代、第三代半導體材料是什么?有什么區別

作者:如沐春風 發布時間:2019/4/3 來源:電子發燒友 瀏覽量:5122 相關關鍵詞: MCU 半導體 芯片 物聯網 人工智能 ST 仙童半導體 電子元器件

           

第一代半導體材料概述

  第一代半導體材料主要是指硅(Si)、鍺元素(Ge)半導體材料。作為第一代半導體材料的鍺和硅,在國際信息產業技術中的各類分立器件和應用極為普遍的集成電路、電子信息網絡工程、電腦、手機、電視、航空航天、各類軍事工程和迅速發展的新能源、硅光伏產業中都得到了極為廣泛的應用,硅芯片在人類社會的每一個角落無不閃爍著它的光輝。

  第二代半導體材料概述

  第二代半導體材料主要是指化合物半導體材料,如砷化鎵(GaAs)、銻化銦(InSb);三元化合物半導體,如GaAsAl、GaAsP;還有一些固溶體半導體,如Ge-Si、GaAs-GaP;玻璃半導體(又稱非晶態半導體),如非晶硅、玻璃態氧化物半導體;有機半導體,如酞菁、酞菁銅、聚丙烯腈等。

第二代半導體材料主要用于制作高速、高頻、大功率以及發光電子器件,是制作高性能微波、毫米波器件及發光器件的優良材料。因信息高速公路和互聯網的興起,還被廣泛應用于衛星通訊、移動通訊、光通信和GPS導航等領域。
                          

  第三代半導體材料概述

  第三代半導體材料主要以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、氧化鋅(ZnO)、金剛石、氮化鋁(AlN)為代表的寬禁帶(Eg》2.3eV)半導體材料。在應用方面,根據第三代半導體的發展情況,其主要應用為半導體照明、電力電子器件、激光器和探測器、以及其他4個領域,每個領域產業成熟度各不相同。在前沿研究領域,寬禁帶半導體還處于實驗室研發階段。

  和第一代、第二代半導體材料相比,第三代半導體材料具有寬的禁帶寬度,高的擊穿電場、高的熱導率、高的電子飽和速率及更高的抗輻射能力,因而更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件,通常又被稱為寬禁帶半導體材料(禁帶寬度大于2.2ev),也稱為高溫半導體材料。

  第三代半導體材料應用領域

  1、半導體照明

  藍光LED在用襯底材料來劃分技術路線。GaN基半導體,襯底材料的選擇就只剩下藍寶石((Al2O3)、SiC、Si、GaN以及AlN。后兩者產業化為時尚遠,我們討論下前三者。總的來說,三種材料各有千秋。藍寶石應用最廣,成本較低,不過導電性差、熱導率低;單晶硅襯底尺寸最大、成本最低,但先天巨大的晶格失配與熱失配;碳化硅性能優越,但襯底本身的制備技術拉后腿。

  全球LED襯底市場分析:普萊西、晶能光電和三星主要使用硅襯底,但是技術起步晚,目前產業規模較小,市場占有率低;Cree公司主要采用碳化硅襯底,但是由于其成本問題,加上專利壟斷,幾乎沒有其他企業涉足。中村修二領導的Soraa公司據知正在采用氮化鎵(GaN)襯底,這是良好的LED襯底材料,但是比藍寶石更昂貴,并且生產尺寸也受到限制,也不能夠被大量采用。因此,藍寶石襯底得以迅速發展,占據主流市場。

  根據IHS最新研究情報顯示,在2015年全球96.3%的LED生產均采用藍寶石襯底,預計到2020年該數據將會上升到96.7%。2015年主要得益于價格下跌,藍寶石應用市場才得以提振。尤其是4英寸晶圓在2015年占據了55%的市場份額,其中9.9%是被三星、首爾半導體、晶元光電等大廠分割;6英寸晶圓產能也持續增長,主要以歐司朗、Lumileds公司、LG化學和科銳等廠商為首選。

  2、功率器件

  許多公司開始研發SiC MOSFET,包括科銳(Cree)旗下Wolfspeed(被Infineon收購)、羅姆意法半導體、三菱和通用電氣。與此相反,進入GaN市場中的玩家較少,起步較晚。

  2015年,SiC功率半導體市場(包括二極管晶體管)規模約為2億美元,到2021年,其市場規模預計將超過5.5億美元,這期間的復合年均增長率預計將達19%。毫無懸念,消耗大量二極管的功率因素校正(PFC)電源市場,仍將是SiC功率半導體最主要的應用。

  目前市場上主要GaN產品是應用于高功率密度DC/DC電源的40-200伏增強性高電子遷移率異質節晶體管(HEMT)和600伏HEMT混合串聯開關,國外廠商主要有EPC、IR、Transphorm、Panasonic、ExaGaN、GaN Systems等公司。中國GaN相關企業有IDM公司中航微電子、蘇州能訊,材料廠商中稼半導體、三安光電、杭州士蘭微等公司。

  3、微波器件

  微波器件方面,GaN高頻大功率微波器件已開始用于軍用雷達、智能武器和通信系統等方面。在未來,GaN微波器件有望用于4G~5G移動通訊基站等民用領域。

  市調公司預測,2016~2020年GaN射頻器件市場將擴大至目前的2倍,市場復合年增長率(CAGR)將達到4%;2020年末,市場規模將擴大至目前的2.5倍。

  GaN在國防領域的應用主要包括IED干擾器、軍事通訊、雷達、電子對抗等。GaN將在越來越多的國防產品中得到應用,充分體現其在提高功率、縮小體積和簡化設計方面的巨大優勢。

  4、激光器和探測器

  在激光器和探測器應用領域,GaN激光器已經成功用于藍光DVD,藍光和綠色的激光將來巨大的市場空間在微型投影、激光3D投影等投影顯示領域,藍色激光器和綠光激光器產值約為2億美元,如果技術瓶頸得到突破,潛在產值將達到500億美元。2014年諾貝爾獎獲得者中村修二認為下一代照明技術應該是基于GaN激光器的“激光照明”,有望將照明和顯示融合發展。目前,只有國外的日本日亞公司(Nichia)、和德國的歐司朗(Osram)等公司能夠提供商品化的GaN基激光器。

  由于氮化鎵優異的光電特性和耐輻射性能,還可以用作高能射線探測器。GaN基紫外探測器可用于導彈預警、衛星秘密通信、各種環境監測、化學生物探測等領域,例如核輻射探測器,X射線成像儀等,但尚未實現產業化。
                                   

  我國發展第三代半導體材料展望

  現在已經發展到第三代半導體材料,但是第一代與第二代半導體材料仍在廣泛使用。為什么第二代的出現沒有取代第一代呢?第三代半導體是否可以全面取代傳統的半導體材料呢?

  Si和化合物半導體是兩種互補的材料,化合物的某些性能優點彌補了Si晶體的缺點,而Si晶體的生產工藝又明顯的有不可取代的優勢,且兩者在應用領域都有一定的局限性,因此在半導體的應用上常常采用兼容手段將這二者兼容,取各自的優點,從而生產出符合更高要求的產品,如高可靠、高速度的國防軍事產品。因此第一、二代是一種長期共同的狀態。

  但是第三代寬禁帶半導體材料,可以被廣泛應用在各個領域,消費電子、照明、新能源汽車、導彈、衛星等,且具備眾多的優良性能可突破第一、二代半導體材料的發展瓶頸,故被市場看好的同時,隨著技術的發展有望全面取代第一、二代半導體材料。

  我國在第三半導體材料上的起步比較晚,且相對國外的技術水平較低。這是一次彎道超車的機會,但是我國需要面對的困難和挑戰還是很多的。

行業資訊

熱門關鍵詞:
波光芯城 波光芯城 電子元器件采購網 電子元器件采購網 MCU 芯片 半導體 人工智能 物聯網 電子元器件 5G MCU 芯片 半導體 AI 物聯網 電子發燒友 MCU 芯片 半導體 人工智能 物聯網 電子元器件 仙童 英飛凌 電子元器件商城 電子元器件配單 半導體 芯片 波光芯城 電子元器件采購網 半導體 MCU 單片機 ST 芯片 半導體 AI 物聯網 電子元器件 波光芯城、電子元器件采購網 波光芯城,電子元器件采購網 MCU 芯片 集成電路 人工智能 電子元器件 物聯網 人工智能 芯片 MCU 半導體 ST 仙童 半導體 MCU 芯片 5G 物聯網 AI 電子元器件 半導體 波光芯城 電子元器件采購網 電子元器件采購 波光芯城,半導體 5G服務 芯片 半導體 AI 物聯網 電子元器件 AI 物聯網 芯片 半導體 電子元器件 5G 傳感器 缺貨 漲價 MCU 東芝 MCU 半導體 芯片 物聯網 人工智能 ST 仙童半導體 電子元器件 MCU 半導體 芯片 物聯網 人工智能 ST 仙童半導體 AI人工智能 AI 5G 物聯網 芯片 半導體 中美貿易戰 波光電子 士蘭微 傳感器 AI 芯片 半導體 電子元器件 物聯網 AI 芯片 半導體 5G 電子元器件 半導體 芯片 人工智能 物聯網 5G 原裝電子元器件商城 芯片 波光芯城 電子元器件采購網 波光芯城 電子元器件采購網 芯片 集成電路 MCU 芯片 半導體 人工智能 AI 物聯網 電子元器件 人工智能 波光芯城,半導體, 半導體 芯片 人工智能 物聯網 5G 電子元器件 MCU 芯片 半導體 AI 物聯網 智能門鎖 MCU 單片機 ST 芯片 半導體 AI 物聯網 電子元器件 半導體 芯片 物聯網 電子元器件 AI 芯片 半導體 物聯網 5G時代 電子元器件 恩智浦 物聯網 MCU ST 半導體 單片機 AI 電子元器件 AI 5G 物聯網 芯片 半導體 科通芯城

產品索引 :

幸运分分彩全计划安卓