給大伙揭秘一、二、三代半導(dǎo)體材料有哪些？

這些年整個集成電路行業(yè)都陷入了瓶頸，處理器工藝制程難以精進(jìn)，摩爾定律似乎已經(jīng)走向了沒落，半導(dǎo)體行業(yè)一直想要找出可以替代硅（Si）的半導(dǎo)體材料，但嘗試了各種后發(fā)現(xiàn)還是硅（Si）好掙錢。

雖然硅（Si）在集成電路芯片制造上目前無法被替代，但經(jīng)過了這么多年的發(fā)展，每一個成熟的半導(dǎo)體材料自己都可以帶動一個行業(yè)的發(fā)展，那么目前行業(yè)里有哪些半導(dǎo)體材料呢？

第一代半導(dǎo)體：

業(yè)界將半導(dǎo)體材料進(jìn)行過分類，前面提到的硅（Si）和鍺（Ge）是第一代半導(dǎo)體材料。

硅（Si）：前面提到的硅（Si）是目前應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料，集成電路基本都是由硅（Si）制造。硅（Si）被大家廣為熟知是因為它是CPU的材料，英特爾和AMD的處理器都是基于硅（Si）所打造的，當(dāng)然除了CPU，GPU芯、存儲閃存也都是硅（Si）的天下。

鍺（Ge）：鍺（Ge）是早期晶體管的材料，可以說正是硅（Si）出現(xiàn)之后鍺（Ge）才走向了沒落，不過也只是鍺（Ge）并沒有被硅（Si）完全取代，作為重要的半導(dǎo)體材料之一，鍺（Ge）依舊活躍在一些光纖、太陽能電池等通道領(lǐng)域。

第一代半導(dǎo)體材料的不管是技術(shù)開發(fā)還是還是成本把握都最為成熟，所以即使后面的第二、第三代半導(dǎo)體材料在某些特性表現(xiàn)方面完全超越了硅（Si），卻也沒有辦法商用取代硅（Si）的價值，無法帶來硅（Si）這樣的高收益才是關(guān)鍵。

第二代半導(dǎo)體：

第二代半導(dǎo)體材料與第一代半導(dǎo)體有本質(zhì)的不同，第一代半導(dǎo)體的硅（Si）和鍺（Ge）屬于單質(zhì)半導(dǎo)體，也就是由單一物質(zhì)構(gòu)成。而第二代屬于化合物半導(dǎo)體材料，由兩種或兩種以上元素合成而來，并且擁有半導(dǎo)體特性，第二代半導(dǎo)體常見的是砷化鎵（GaAs）和磷化銦 （InP）。

砷化鎵（GaAs）：砷化鎵（GaAs）是第二代半導(dǎo)體材料的標(biāo)志性產(chǎn)物之一，我們經(jīng)常聽說的的LED發(fā)光二極管，就有砷化鎵（GaAs）參與。

砷化鎵（GaAs）

磷化銦 （InP）：磷化銦 （InP）由金屬銦和赤磷在石英管中加熱反應(yīng)制作，特點是耐高溫、高頻率和高速率，因此在通訊行業(yè)被廣泛應(yīng)用，用于制作通信器件。

第二代半導(dǎo)體可以說是4G時代的基盤，很多4G設(shè)備使用的材料都是基于第二代半導(dǎo)體材料打造。

第三代半導(dǎo)體：

第三代半導(dǎo)體同樣屬于化合物半導(dǎo)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(chǎn)品是，碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）。

碳化硅（SiC）：碳化硅（SiC）的特性有耐高溫、耐高壓，非常適合是做功率器件開關(guān)，如很多主板上高端MOSFET就是由碳化硅（SiC）制作的。

MOSFET

氮化鎵（GaN）：氮化鎵（GaN）碳化硅（SiC）一樣都是高禁帶寬度半導(dǎo)體，特性是能耗低、適合高頻率，適合打造5G基站，唯一的缺點就是技術(shù)成本過高，很難在商用領(lǐng)域看到。

目前國內(nèi)比較流行推廣第三代半導(dǎo)體的發(fā)展，原因是國內(nèi)外起點差距小，還有競爭的機(jī)會。

注意事項：

雖然這些半導(dǎo)體材料被認(rèn)為劃分到為第一代、第二代，聽起來也像是迭代的產(chǎn)品，但其實這些第一代、第二代、第三代半導(dǎo)體材料并不是替代關(guān)系，它們的特性不同，應(yīng)用的場景也不一樣，一二三代只是行業(yè)一種區(qū)分標(biāo)識，只是根據(jù)材料進(jìn)行了劃分，有些場景化甚至?xí)瑫r應(yīng)用在一起。

編輯：jq