什么是第三代半导体？包，你可以读。
第三代半导体
我估计只要是炒股的或者关注二级市场的朋友，这几天肯定听过很多这个词。如果不是大盘，这几天就太惨了。估计炒作行情会比现在强很多。
那么这个所谓的第三代半导体到底是什么？值得炒吗？未来的逻辑在哪里？
接下来，只要你有耐心看，我保证每个写的人都能看懂，比天天盯着行情有趣多了！
一、为什么叫第三代半导体？
1，关键词
嘉宾记住了一个关键词——材料，这是三代半导体最大的区别。
2、每一代材料的简要描述
①第一代半导体材料:主要指硅(Si)和锗(Ge)半导体材料。
崛起时间:50年代。
代表性材料:硅(Si)和锗(Ge)的半导体材料。
应用领域:集成电路、电子信息网络工程、计算机、手机、电视、航空航天、各种军事工程以及快速发展的新能源和硅光伏产业。
历史意义:第一代半导体材料引发了以集成电路(IC)为核心的微电子学的快速发展。
对于第一代半导体材料，简单的理解就是先用锗，然后从锗变成硅，几乎完全被取代。
原因如下:①硅的产量比较大，有成本优势。②技术发展更加完善。
但在40纳米以下，锗的应用又出现了，因为锗硅沟道可以让电子流动得更快。现在用的硅锗会用在特殊的沟道材料上，未来会涉及到碳的应用，下面会详细说明。
②第二代半导体材料:以砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb)为代表，是4G时代大部分通信设备的材料。
崛起时间:20世纪90年代以来，随着移动通信、以光纤通信为基础的信息高速公路以及互联网的兴起，第二代半导体材料，如砷化镓、锑化铟等开始出现。
代表材料:如砷化镓(GaAs)、锑化铟(InSb)；三元化合物半导体，例如GaAsAl和GaAsP；还有一些固溶体半导体，如Ge-Si和GaAs-GaP；。玻璃半导体(也称为非晶半导体)，例如非晶硅和玻璃态氧化物半导体；有机半导体，如酞菁、铜酞菁、聚丙烯腈等。
用途:主要用于制作高速、高频、大功率、发光的电子器件，是制作高性能微波、毫米波器件和发光器件的优良材料。
由于信息高速公路和互联网的兴起，它也被广泛应用于卫星通信、移动通信、光通信和GPS导航。
性能升级:以砷化镓为例。与第一代半导体相比，砷化镓具有高频、抗辐射、耐高温的特点。
总结:第二代使用化合物。即我们生活中常用的复合半导体材料，如砷化镓、磷化铟等，可用于功率放大器领域。在早期，他们的速度是比较快的。
而是因为砒霜剧毒！所以现在很多地方禁止使用，砷化镓的应用也仅仅局限在高速功率放大器领域。磷化铟可用作发光器件，如LED。
③第三代半导体材料:以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、金刚石为代表，是5G时代的主要材料。
起源时间:早在1993年，M国就已经研制出第一种氮化镓材料和器件。国内最早的研究团队，中科院半导体所，也在1995开始了这方面的研究。
要点:半年前氮化镓的充电器在市场上火起来的时候，市场反响还不够强烈，因为当时第三代半导体还没有被列入国家“十四五”的战略部署，所以单单氮化镓的概念还不足以支撑整个市场逻辑！
发展现状:在5G通信、新能源汽车、光伏逆变器等应用需求的明确牵引下，目前应用领域头部企业开始使用第三代半导体技术，进一步提振了行业信心和对第三代半导体技术路线的坚定投入。
性能升级:关于技术术语我们就不赘述了。总的来说，到了第三代半导体材料，出现了更好的化合物，其性能优势在于耐高压、耐高温、高功率、抗辐射、导电性更强、工作速度更快、工作损耗更低。
有一点我觉得需要单独提一下:相对于氮化镓，碳化硅发展更早，技术成熟度更高；它们之间的一大区别是导热性:在高功率应用中，碳化硅占主导地位；氮化镓具有更高的电子迁移率，因此可以比碳化硅具有更高的开关速度，因此在高频应用中具有优势。
第三代半导体的应用
让我们把重点放在碳化硅上。碳化硅广泛应用于民用领域，包括DC和交流输变电、电动汽车中的温度检测和控制、消费电子、新能源、轨道交通等领域。
我举两个典型的例子:
1.2015年丰田使用碳化硅MOSFET的凯美瑞测试车，逆变器开关损耗降低30%。
2.2016，三菱电机在逆变器中使用碳化硅，研发出世界上最小的电机。
在其他军事领域，碳化硅被广泛用于喷气发动机、坦克发动机、海军发动机、风洞和航天器外壳的温度和压力测试。
为什么我说我们应该关注碳化硅？因为半导体行业的基石是芯片，而碳化硅由于其优越的物理性能，必然是未来制作半导体芯片最广泛使用的基础材料！
①优异的物理性能:高带隙(对应高击穿电场和高功率密度)、高电导率和高热导率。而且碳化硅MOSFET将与硅基IGBT长期共存，它们更适合大功率、高频、高速领域。
这里穿插了一个奇怪的词:“禁带宽度”。这是什么鬼东西？
解释这个东西，就得引申出“能带”“导带”等一系列概念。如果不是真的喜欢，我觉得没必要研究这些。就说第三代半导体行业板块，你能知道这个词，就已经跑赢90%以上了。
客观来说，主要要记住一个知识点:对于第三代半导体材料，禁带宽度越高越有优势。
③主要形式:“衬底”。半导体芯片分为集成电路和分立器件。但无论是集成电路还是分立器件，其基本结构都可以分为“衬底-外延-器件”结构，半导体中碳化硅的主要形式是作为衬底材料。
(4)生产流程:
原料合成-晶体生长-晶锭加工-晶体切割-晶圆研磨-晶圆抛光-晶圆检验-晶圆清洗。
总结:晶圆尺寸越大，相应晶体的生长和加工难度越大，而下游器件的制造效率越高，单位成本越低。目前国际碳化硅晶片厂商主要提供4英寸到6英寸的碳化硅晶片，CREE、II-VI等国际龙头企业已经开始投资建设8英寸碳化硅晶片生产线。
⑤应用方向:知识普及制造之后，就看这个东西怎么用了。两个关键词:功率器件和射频器件。
动力器件:最重要的下游应用是——新能源汽车！
根据现有技术方案，每辆新能源汽车使用的动力装置价值约为700-1，000美元。随着新能源汽车的发展，对功率器件的需求越来越大，成为功率半导体器件新的增长点。
在新能源汽车系统架构中，涉及的动力装置包括电机驱动系统、车载充电系统(OBC)、电源转换系统(车载DC/DC)和车外充电桩。碳化硅功率器件应用于电机驱动系统中的主逆变器。
此外，应用领域还包括光伏发电、轨道交通、智能电网、风力发电、工业电源、航空航天等领域。
射频设备:最重要的下游应用是5G基站！
微波射频器件主要包括射频开关、LNA、功率放大器和滤波器。5G基站是射频设备的主要应用方向。
未来规模:5G时代的到来将为射频器件带来新的增长动力！2025年，全球射频设备市场将超过250亿美元。目前中国在5G建设上领先世界，这也是对岸金茂现在绝望的原因。
中国未来计划建设360-492万个5G宏基站，这个规模是4G宏基站的1.1-1.5倍。目前，中国已经建设了大约40万个5G宏基站，未来还有很大的增长空间。
半导体工业的核心
相信很多嘉宾官员一定有这样的疑问:芯片、半导体、集成电路有什么区别？
1.半导体:
在材料方面，教科书上是这样描述的:半导体是一种室温下导电性介于导体和绝缘体之间的材料；
根据功能结构，半导体产业可分为四大类:集成电路(核)、分立器件、光电器件和传感器。
2.集成电路(IC):
最经典的定义是将晶体管、二极管等有源元件，电阻、电容等无源元件按照一定的电路互联方式“集成”在单个半导体芯片上，从而完成特定的电路或系统功能。
3.芯片:
半导体元器件产品的总称，是指含有集成电路的硅片，是集成电路的载体，是从晶圆上分割下来的。硅片是一小片含有集成电路的硅，是计算机或其他电子设备的一部分。
为什么说集成电路是半导体产业的核心？那是因为集成电路销售额的比例基本维持在半导体销售额的80%。
比如2018年全球半导体销售额4700亿美元中，集成电路总计3900亿美元，占比84%。
第三代半导体的未来方向
中国半导体行业进入IDM模式是大势所趋，我非常认同其长期可持续性。但是当谈到IDM时，有一堆非常混乱的概念。篇幅太长，就不拆分了。你只需要知道IDM是最好的！
IDM:直译:集成设计制造，垂直集成制造。
1.IDM企业:IDM商业模式是国际集成组件制造商模式。其厂商的业务范围涵盖IC设计、IC制造、封装测试，甚至延伸至下游电子终端。典型厂商:英特尔、三星、TI(德州仪器)、东芝、ST(意法半导体)等。
2.2的优点。IDM模式:
(1)IDM模式的企业具有内部资源整合的优势，从IC设计到IC制造所需时间短。
(2)IDM企业利润更高。根据“微笑曲线”原理，最前端的产品设计、开发、品牌、营销利润率最高，中间的制造、封装、测试环节利润率较低。
(3)IDM企业具有技术优势。大多数IDM企业拥有自己的IP(知识产权)，技术开发能力强，技术优势领先。
3.3的重要性。特发性心肌病
IDM的重要性不需要用逻辑来判断，全球集成电路市场的60%被IDM企业控制。比如三星电子，恩智浦，英飞凌，恩智浦等。
4.中国为什么要发展IDM模式？
IDM模式的优势:产业链内部直接整合，规模效应，有效缩短新产品上市时间，利润点留在企业内部。
市场的自然选择:另外，中国已经成为全球最大的集成电路消费市场，劳动力资源丰富，发展自主品牌IDM具有市场优势和成本优势。
现在无论是被M国封锁逼出来的，还是我们自主选择的，都要为IDM在中国的发展开辟一条道路！
现状:目前国内所谓的IDM，制造技术和设计能力水平较低，集中在功率半导体，产品应用面窄，规模小。我知道说这些很让人沮丧，但这是事实。
但也正因为我们目前处于相对落后的阶段，所以需要努力，咬着牙迎头赶上，然后一举拿下！
本来写这篇文章不想谈股票，还是想提几个，算是对我们国家半导体行业的一点贡献。
射频相关质量标准:卓胜威、中天科技、合尔泰、麦捷科技；
IDM相关质量标准:中环、上海贝岭、长电科技。