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半導體耗材材料有哪些?

2021-07-19 09:56:30

近年來,整個集成電路行業陷入瓶頸,處理器工藝難以完善。摩爾定律似乎已經走向衰落。半導體行業一直希望找到可以替代硅的半導體材料,但經過各種嘗試,發現硅很容易賺錢。半導體設備耗材

盡管硅(Si)目前在集成電路芯片制造方面是不可替代的,但是經過這么多年的發展,每一種成熟的半導體材料本身都能帶動一個行業的發展,那么現在行業中有哪些半導體材料呢?

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一代半導體:

業界對半導體材料進行了分類,前面提到的硅(Si)和鍺(Ge)是一代半導體材料。

硅(Si):上述硅(Si)是目前應用最廣泛的半導體材料,集成電路基本上由硅(Si)制成。硅(Si)之所以廣為人知,是因為它是CPU的材料,英特爾和AMD的處理器都是基于硅(Si)制造的。當然,除了CPU,GPU芯和存儲閃存也是硅(Si)的世界。

鍺(Ge):鍺(Ge)是初始晶體管的材料。硅(Si)出現后,鍺可以說是沒落的,但鍺沒有被硅(Si)完全取代。鍺作為重要的半導體材料之一,仍活躍在光纖、太陽能電池等通道領域。

無論是技術開發還是成本把握,一代半導體材料都是最成熟的,因此,即使第二代和第三代半導體材料在某些特性表現上完全超過了硅(Si),也無法商業化地取代硅(Si)的價值,無法帶來硅(Si)等高收益才是關鍵。


第二代半導體:

第二代半導體材料與一代半導體有本質區別。一代半導體硅(Si)和鍺(Ge)屬于單一半導體,即由單一物質組成。第二代是化合物半導體材料,由兩種或兩種以上元素合成,具有半導體特性。第二代半導體通常是砷化鎵和磷化銦。

砷化鎵(GaAs):砷化鎵(GaAs)是第二代半導體材料的象征性產物之一,常砷化鎵。

砷化鎵(GaAs)

磷(InP):磷(InP)InP由金屬銦和赤磷在應時管中加熱反應而成,具有耐高溫、高頻率、高速率的特點,廣泛應用于通信行業,制造通信設備。

二代半導體可以說是4G時代的基礎,許多4G設備所用的材料都是基于二代半導體。

三代半導體:

第三代半導體同樣屬于化合物半導體材料,特點是高禁帶寬度、高功率和高頻以及高電壓等,代表產品是,碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)。

碳化硅(SiC):碳化硅(SiC)具有耐高溫、耐高壓的特點,非常適合制作設備開關。例如,許多主板上的高端MOSFET由碳化硅制成。

MOSFET

氮化鎵(GaN):氮化鎵(GaN)碳化硅(SiC)也是禁帶寬度高的半導體,具有能耗低、頻率高、建設5G基站的特點。主要的缺點是技術成本高,在商業領域很難看到。

目前國內流行推廣第三代半導體的發展,是因為國內外起點差距小,有競爭機會。

注意事項:

雖然這些半導體材料被認為分為 一代和第二代,聽起來像迭代產品,但事實上,這些 一代、第二代和第三代半導體材料并不是替代品。他們具有不同的特點和不同的應用場景。第二代和第三代只是行業的分標志,只是根據材料進行劃分,有些場景甚至會同時應用。


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