第三代半导体是什么意思半导体是什么意思

第三代半导体是什么？

一、定义

第三代半导体，就是以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化锌（ZnO）和金刚石为代表的半导体材料，其中技术较为成熟、应用较多的主要是氮化镓和碳化硅。它是一种常温下导电性介于导体和绝缘体之间的材料。

二、特点

第三代半导体材料禁带宽度更宽、导热系数高、抗辐射性能好、电子饱更大和漂移速率更高。

三、应用

第三代半导体材料具有较好的电子密度和运动控制能力，更适用于制造高温、高频、抗辐射和大功率电子器件，在光电子和微电子领域具有重要的应用价值。目前，市场热点5G基站、新能源车和快速充电是第三代半导体的重要应用场所。

拓展

1.硅和锗是第一代半导体。它们也是集成电路领域中使用最广泛的，并广泛应用于计算机、移动电话和电视等电子设备。尤其是硅，是所有逻辑器件的基础，我们的CPU和GPU算法的实现离不开硅。

2.砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）是第二代半导体，第二代半导体主要用于移动通信、卫星通信和导航。砷化镓在射频功率放大器装置中起着关键的作用，而磷化铟则广泛应用于光通信装置中。

mililed是第三代半导体吗？

是，第三代半导体，主要是碳化硅和氮化镓，以其高性能、耐高温、高压、高频、抗辐射的性能有别于以硅为主的第一代半导体。未来在5G和车联网、物联网领域将是第三代半导体大展拳脚的地方。

其中碳化硅主要适用于600-1200V高压领域，氮化镓的优势在于300-600V的中高压领域。MLED的领先于氮化镓半导体先形成大规模产业，必然会带动氮化镓生产能力和成本的快速下降，促进氮化镓半导体的快速发展。所以，在发展氮化镓半导体的同时，政策面必然也会同时照顾MLED产业的发展。

第三代半导体龙头公司排名？

1，三安光电，化合物半导体材料的龙头企业；

2，北方华创，集成电路装备的龙头企业；

3，闻泰科技，移动终端、智能硬件等产品研发和制造的先进企业；

4，士兰微，半导体和集成电路产品设计与制造一体的龙头企业；

5，扬杰科技，功率半导体芯片及器件制造、集成电路封装测试等高端领域的先进企业；

6，华润微，中国领先的拥有芯片设计、晶圆制造、封装测试等全产业链一体化经营能力的半导体企业；

7，捷捷微电，功率半导体分立器件龙头公司；

8，斯达半导，功率半导体芯片和模块设计的龙头企业；

9，易事特，高端电源装备、数据中心、光伏系统集成、新能源汽车充电桩等新能源设备及系统、智能微电网及储能系统行业的龙头；

10，华峰测控，半导体自动化测试系统的龙头公司；

11，富满电子，高性能模拟及数模混X成电路的龙头企业；

12，华灿光电，化合物光电半导体材料的龙头企业；

13，露笑科技，漆包线行业龙头；

14，亚光科技，国内规模最大、设计和研发技术水平最高、品种结构最齐全的复合材料船艇企业之一；

15，楚江新材，金属基础材料加工和高端热工装备的龙头公司；

第三代半导体发明人？

第三代半导体的发明人是郝跃。

郝跃是中国科学院院士、西安电子科技大学教授，也是我国著名微电子学专家。他开拓、引领了我国第三代半导体电子器件与材料的发展，创建了我国第三代半导体氮化镓外延生长、器件结构以及制造工艺的理论与技术X，实现了我国氮化物半导体从核心设备、材料到器件的重大创新，为我国在氮化物第三代半导体电子器件步入国际领先行列作出重要贡献。

第三代半导体利弊？

答:第三代半导体利弊:第一代和第三代半导体材料各有利弊，并无绝对的替代关系，而是在特定的应用场景中存在各自的比较优势。通常来说，第三代半导体分为碳化硅和氮化镓两个应用分支。两者都需要碳化硅衬底，继而再进行外延（在衬底上淀积一层单晶）。

不同点在于两者的碳化硅衬底不同，最终的应用方向也不同。氮化镓需要在半绝缘型碳化硅衬底上，淀积氮化镓外延而得到。碳化硅需要在导电型碳化硅衬底上，淀积碳化硅外延而得到。第三代半导体行业目前在全球范围内还处于发展初期阶段。虽然国际巨头在技术和经验方面依旧领先于国内厂商，但是相对于第一代半导体的差距而言，国内和国际巨头公司之间的整体技术差距相对较小。

另外，由于第三代半导体的下游工艺制程具有更高的包容性和宽容度，下游制造环节对设备的要求相对较低，投资额相对较小，制约行业发展的关键在上游材料端（衬底）。

三代半导体概念？

第一代半导体：硅(Si)、锗(Ge)为，特别是Si，构成了一切逻辑器件的基础，我们的CPU、GPU的算力，都离不开Si的功劳。

第二代半导体：以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)为代表，其中GaAs在射频功放器件中扮演重要角色，InP在光通信器件中应用广泛。

第三代半导体：涌现出了碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石(C)、氮化铝(AlN)等新兴材料。其中，碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)目前是技术相对较为成熟的材料，而氧化锌(ZnO)、金刚石(C)、氮化铝(AlN)还处在研究起步阶段。

一代、二代、三代半导体之间，并非简单的取代关系，行业足够大、需求足够多样，每一种材料都会找到适合的需求空间。对于第三代半导体材料而言，一般射频器件主要采用GaN，功率器件主要采用SiC和GaN。

第三代半导体材料在禁带宽度、热导率、介电常数、电子漂移速度方面的特性使其适合制作高频、高功率、高温、抗辐射、高密度集成电路;其在禁带宽度方面的特性使其适合制作发光器件或光探测器等。

第三代半导体概念分析？

1第三代半导体概念

第三代半导体材料是以 SiC(碳化硅)、 GaN(氮化镓)为代表(还包括 ZnO 氧化锌、GaO 氧化镓等)的化合物半导体，属于宽禁带半导体材料。禁带宽度是半导体的一个重要特征。固体中电子的能量是不可以连续取值的，而是一些不连续的能带，要导电就要有X电子或者空穴存在，X电子存在的能带称为导带(能导电)，X空穴存在的能带称为价带(亦能导电)。被束缚的电子要成为X电子或者空穴，就必须获得足够能量从价带跃迁到导带，这个能量的最小值就是禁带宽度。

而更宽的禁带，意味着从不导通状态激发到导通状态需要的能量更大，因此采用宽禁带半导体材料制造的器件能够拥有更高的击穿电场、更高的耐压性能、更高的工作温度极限等等。第三代半导体与 Si(硅)、GaAs(砷化镓)等前两代半导体相比，在耐高压、耐高温、高频性能、高热导性等指标上具备很大优势，因此 SiC、GaN 被广泛用于功率器件、射频器件等领域。

SiC 与 GaN 相比，拥有更高的热导率，这使得在高功率应用中，SiC 占据X地位;与此同时，GaN 相比 SiC拥有更高的电子迁移率，所以GaN具有高的开关速度，在高频应用中占有优势。

2第三代半导体发展历程

自上世纪80年X始，以 SiC、GaN 为代表的第三代半导体材料的出现，催生了新型照明、显示、光生物等等新的应用需求和产业。其中SiC是目前技术、器件研发最为成熟的宽禁带半导体材料。

SiC的一个重要里程碑是1955年，飞利浦实验室的 Lely发明 SiC 的升华生长法(或物理气相传输法，即 PVT 法)，后X过改进后的PVT 法成为 SiC 单晶制备的主要方法。这也是SiC作为重要电子材料的起点。

随着 6 英寸 SiC 单晶衬底和外延晶片的缺陷降低和质量提高，使得 SiC 器件制备能够在目前现有 6 英寸 SiC 基功率器件生长线上进行。而国际大厂纷纷布局的8英寸的 SiC衬底有望在20X上半年，由 Wolfspeed 率先实现量产，这将进一步降低 SiC 材料和器件成本，推进 SiC 器件和模块的普及。

为了帮助下文理解，这里解释一下 SiC 衬底、晶圆、外延片的关系以及区别。SiC 衬底是由 SiC 单晶材料制造而成的晶圆片，衬底可以直接进入晶圆制造环节生产半导体器件，也可以经过外延加工，即在衬底上生长一层新的单晶，形成外延片。新的单晶层可以是 SiC，也可以是其他材料(如GaN)。而晶圆可以指衬底、外延片、或是已加工完成芯片后但尚未切割的圆形薄片。

而 GaN 于1969 年首次实现了 GaN 单晶薄膜的制备，在20世纪90年代中期，中村修二研发了第一支高亮度的 GaN基蓝光 LED。随后的十多年时间里，GaN 分别在射频领域比如高电子迁移率晶体管(HEMT)和单片微波集成电路(MMIC)，以及功率半导体领域起到了重要作用。2010年，国际整流器公司(IR，已被英飞凌X)发布了全球第一个商用GaN功率器件，正式拉开GaN在功率器件领域商业化大幕。2014 年以后，600V GaN HEMT 已经成为 GaN 器件主流。2014年，行业首次在 8 英寸 SiC 上生长 GaN 器件。

二SiC产业概念

1SiC市场规模：衬底、功率器件、射频器件

得益于材料特性的优势，SiC 在功率器件领域无疑会逐渐取代传统硅器件，成为市场主流。而这个进程随着 SiC 量产和技术成熟带来的成本下降，以及终端需求的升级而不断加速。包括新能源汽车电驱系统往 800V 高压平台发展、480kW 充电桩、光伏逆变器向高压发展等，技术升级的核心，预计 2021 年到 2о30 年 SiC 市场年均复合增长率(CAGR)将高达50.6%，2о30 年 SiC 市场规模将超 300 亿美元。

在材料端， 2020 年全球 SiC 衬底市场价值为 2.08 亿美元。对于市场未来的增长，Yole预计到 2024 年全球 SiC 衬底市场规模将达到11亿美元，2027年将达到33亿美元，以2018年市场规模1.21亿美元计算，2018-2027年的复合增长率预计为44%。

在应用端，20X全球 SiC 功率器件市场规模为6.29亿美元，mordor intelligence 预计到2026年将达到 47.08 亿美元，2021-2026 的年复合增长率为 42.41%。其中由于电动汽车的爆发，汽车行业将是 SiC 功率器件的主要增长应用，而亚太地区会是增长最快的市场。亚太地区受到包括中国大陆、中国台湾、日本、韩国的驱动，这四个地区共占全球半导体分立器件市场的 65% 左右。在光伏逆变器上，SiC 渗透率也呈现高速增长，华为预计在2о30年光伏逆变器的碳化硅渗透率将从目前的2%增长到70%以上，在充电基础设施、电动汽车领域渗透率也超过的80%，通信电源、服务器电源将全面推广应用。

另外，在射频 GaN行业，采用 SiC 衬底，也就是 GaN-on-SiC(碳化硅基氮化镓)技术发展得最早，市占率也最高，同时在射频应用领域已经成为LDMOS和砷化镓的主要竞争对手。除了在军用雷达领域的深度渗透，GaN-on-SiC 还一直是华为、诺基亚等通信基站厂商的5G大规模MIMO基础设施的选择。根据 Yole 的统计，2020 年全球 GaN-on-SiC 射频器件市场规模为8.86亿美元，预计 2026 年将达到 22.2 亿美元，2020-2026 年复合增长率为17%。

2SiC市场供需情况

尽管 SiC 无论在功率器件还是在射频应用上市场需求都有巨大增长空间，但目前对于 SiC 的应用，还面临着产能不足的问题，主要是 SiC 衬底产能跟不上需求的增长。据统计，20X全球 SiC 晶圆全球产能约为 40-60 万片，结合业内良率平均约50%估算，2021 年 SiC 晶圆全球有效产能仅20-30万片。

与此同时，SiC 需求方的增长在近年呈现爆发式增长。以特斯拉为例，2021 年特斯拉电动汽车全年产量约 93 万辆，据测算，如果这些车辆搭载的功率器件全采用 SiC ，单车用量将达到 0.5 片6寸 SiC 晶圆，一年的6寸 SiC 晶圆需求就高达46.5万片，以如今全球 SiC 衬底产能来看甚至无法满足一家车企的需求。

与此同时，衬底又是整个 SiC 产业链中技术门槛最高、成本占比最大的环节，占市场总成本的50%左右。华为在《数字能源2о30》白皮书中提到，SiC 的瓶颈当前主要在于衬底成本高(是硅的 4-5 倍，预计未来 2025 年前年价格会逐渐降为硅持平)，受新能源汽车、工业电源等应用的推动，碳化硅价格下降，性能和可靠性进一步提高。碳化硅产业链爆发的拐点临近，市场潜力将被充分挖掘。

但目前 SiC 产业仍处于产能铺设初期，20X开始海内外大厂都纷纷加大投入到 SiC 产能建设中。国内仅 2021 年第一季度新增的 SiC 项目投资金额就已经超过 2020 年全年水平，是 2012-2019 年 SiC 领域合计总投资值的5倍以上。三安光电预测，2025年 SiC 晶圆需求在保守与乐观情形下分别为219和437万片，车用碳化硅需求占比60%，保守情况下碳化硅产能缺口将达到123万片，乐观情况下缺口将达到486万片。

3SiC产业主要运作模式

经过超过 60 年的发展，硅基半导体产业自台积电创始人张忠谋开创晶圆代工模式后，目前已经形成了高度垂直分工的产业运作模式。但与硅基半导体产业不同，SiC 产业目前来看，主要是以 IDM 模式为主。

SiC 产业目前以IDM模式为主的主要原因：

1) 设备相比硅晶圆制造较为便宜，产线资本投入门槛相对较低;

2) 受益于成熟的半导体工艺，SiC 器件设计相对不复杂;

3) 掌握上下游整合能力可以加速产品迭代周期，有效控制成本以及产品良率。

当前 SiC 市场中，全球几大主要龙头 Wolfspeed、罗姆、ST、英飞凌、安森美等都已经形成了 SiC 衬底、外延、设计、制造、封测的垂直供应X。其中，除了 Wolfspeed 之外，其他厂商基本通过并购等方式来布局 SiC 衬底等原材料，以更好地把控上游供应。

同时，这种趋势也导致目前 SiC 产业中不仅仅是下游往上游布局，而上游厂商也同时在下游发展。SiC 产业可以说是“得衬底者得天下”，SiC 衬底厂商掌握着业内最重要的资源，这也为他们带来了极大的行业话语权。

国内方面，由于产业布局相比海外大厂要晚，而 IDM 模式是加速发展的最有效方式之一，包括三安光电、泰科天润、基本半导体等 SiC 领域公司都在往 IDM 模式发展。三安光电投资160亿元的湖南三安半导体基地在去年6月正式投产，这也是国内第一条、全球第X SiC 垂直整合产业链，提供从衬底、外延、晶圆代工、裸芯粒直至分立器件的灵活多元合作方式，有利于形成当地宽禁带半导体产业聚落，加速上游 IC 设计公司设计与验证迭代，缩短下游终端产品上市周期。