一/二/三代半导体有什么区别?第三代半导体的机遇来了!

随着时代的发展，半导体也是一步步变更到今天。可以说，半导体是发展的越来越好了。为增进大家对半导体的认识，本文将对一、二、三代半导体的区别以及第三代半导体的机遇予以介绍。如果你对半导体具有兴趣，不妨和小编一起来继续往下阅读哦。

一、一/二/三代半导体有什么区别?

第三代半导体是以碳化硅SiC、氮化镓GaN为主的宽禁带半导体材料，具有高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率、可承受大功率等特点。

1、材料

第一代半导体材料，发明并实用于20世纪50年代，以硅(Si)、锗(Ge)为代表，特别是硅，构成了一切逻辑器件的基础。我们的CPU、GPU的算力，都离不开硅的功劳。第二代半导体材料，发明并实用于20世纪80年代，主要是指化合物半导体材料，以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)为代表。

其中砷化镓在射频功放器件中扮演重要角色，磷化铟在光通信器件中应用广泛……而第三代半导体，发明并实用于本世纪初年，涌现出了碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石(C)、氮化铝(AlN)等具有宽禁带(Eg>2.3eV)特性的新兴半导体材料，因此也被成为宽禁带半导体材料。

2、带隙

第一代半导体材料，属于间接带隙，窄带隙;第二代半导体材料，直接带隙，窄带隙;第三代半导体材料，宽禁带，全组分直接带隙。 和传统半导体材料相比，更宽的禁带宽度允许材料在更高的温度、更强的电压与更快的开关频率下运行。

3、应用

第一代半导体材料主要用于分立器件和芯片制造;第二代半导体材料主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，也是制作高性能微波、毫米波器件的优良材料，广泛应用在微波通信、光通信、卫星通信、光电器件、激光器和卫星导航等领域。第三代半导体材料广泛用于制作高温、高频、大功率和抗辐射电子器件，应用于半导体照明、5G通信、卫星通信、光通信、电力电子、航空航天等领域。

第三代半导体材料已被认为是当今电子产业发展的新动力。以第三代半导体的典型代表碳化硅(SiC)为例，碳化硅具有高临界磁场、高电子饱和速度与极高热导率等特点，使得其器件适用于高频高温的应用场景，相较于硅器件，碳化硅器件可以显著降低开关损耗。

因此，碳化硅可以制造高耐压、大功率的电力电子器件如MOSFET、IGBT、SBD等，用于智能电网、新能源汽车等行业。与硅元器件相比，氮化镓具有高临界磁场、高电子饱和速度与极高的电子迁移率的特点，是超高频器件的极佳选择，适用于5G通信、微波射频等领域的应用。

第三代半导体材料具有抗高温、高功率、高压、高频以及高辐射等特性，相比第一代硅基半导体可以降低50%以上的能量损失，同时使装备体积减小75%以上。第三代半导体属于后摩尔定律概念，制程和设备要求相对不高，难点在于第三代半导体材料的制备，同时在设计上要有优势。

二、第三代半导体机遇

由于制造设备、制造工艺以及成本的劣势，多年来第三代半导体材料只是在小范围内应用，无法挑战硅基半导体的统治地位。 目前碳化硅衬底技术相对简单，国内已实现4英寸量产，6英寸的研发也已经完成。氮化镓(GaN)制备技术仍有待提升，国内企业目前可以小批量生产2英寸衬底，具备了4英寸衬底生产能力，并开发出6英寸样品。

在5G和新能源汽车等新市场需求的驱动下，第三代半导体材料有望迎来加速发展。硅基半导体的性能已无法完全满足5G和新能源汽车的需求，碳化硅和氮化镓等第三代半导体的优势被放大。

另外，制备技术的进步使得碳化硅和氮化镓器件成本不断下降，碳化硅和氮化镓的性价比优势将充分显现。初步判断，第三代半导体未来的核心增长点将集中在碳化硅和氮化镓各自占优势的领域。

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