第三代半導體
我估計只要是炒股的或者關註二級市場的朋友，這幾天肯定聽過很多這個詞。如果不是大盤，這幾天就太慘了。估計炒作行情會比現在強很多。
那麽這個所謂的第三代半導體到底是什麽？值得炒嗎？未來的邏輯在哪裏？
接下來，只要妳有耐心看，我保證每個寫的人都能看懂，比天天盯著行情有趣多了！
壹、為什麽叫第三代半導體？
1，關鍵詞
嘉賓記住了壹個關鍵詞——材料，這是三代半導體最大的區別。
2、每壹代材料的簡要描述
①第壹代半導體材料:主要指矽(Si)和鍺(Ge)半導體材料。
崛起時間:50年代。
代表性材料:矽(Si)和鍺(Ge)的半導體材料。
應用領域:集成電路、電子信息網絡工程、計算機、手機、電視、航空航天、各種軍事工程以及快速發展的新能源和矽光伏產業。
歷史意義:第壹代半導體材料引發了以集成電路(IC)為核心的微電子學的快速發展。
對於第壹代半導體材料，簡單的理解就是先用鍺，然後從鍺變成矽，幾乎完全被取代。
原因如下:①矽的產量比較大，有成本優勢。②技術發展更加完善。
但在40納米以下，鍺的應用又出現了，因為鍺矽溝道可以讓電子流動得更快。現在用的矽鍺會用在特殊的溝道材料上，未來會涉及到碳的應用，下面會詳細說明。
②第二代半導體材料:以砷化鎵(GaAs)、銻化銦(InSb)為代表，是4G時代大部分通信設備的材料。
崛起時間:20世紀90年代以來，隨著移動通信、以光纖通信為基礎的信息高速公路以及互聯網的興起，第二代半導體材料，如砷化鎵、銻化銦等開始出現。
代表材料:如砷化鎵(GaAs)、銻化銦(InSb)；三元化合物半導體，例如GaAsAl和GaAsP；還有壹些固溶體半導體，如Ge-Si和GaAs-GaP；。玻璃半導體(也稱為非晶半導體)，例如非晶矽和玻璃態氧化物半導體；有機半導體，如酞菁、銅酞菁、聚丙烯腈等。
用途:主要用於制作高速、高頻、大功率、發光的電子器件，是制作高性能微波、毫米波器件和發光器件的優良材料。
由於信息高速公路和互聯網的興起，它也被廣泛應用於衛星通信、移動通信、光通信和GPS導航。
性能升級:以砷化鎵為例。與第壹代半導體相比，砷化鎵具有高頻、抗輻射、耐高溫的特點。
總結:第二代使用化合物。即我們生活中常用的復合半導體材料，如砷化鎵、磷化銦等，可用於功率放大器領域。在早期，他們的速度是比較快的。
而是因為砒霜劇毒！所以現在很多地方禁止使用，砷化鎵的應用也僅僅局限在高速功率放大器領域。磷化銦可用作發光器件，如LED。
③第三代半導體材料:以氮化鎵(GaN)、碳化矽(SiC)、氧化鋅(ZnO)、金剛石為代表，是5G時代的主要材料。
起源時間:早在1993年，M國就已經研制出第壹種氮化鎵材料和器件。國內最早的研究團隊，中科院半導體所，也在1995開始了這方面的研究。
要點:半年前氮化鎵的充電器在市場上火起來的時候，市場反響還不夠強烈，因為當時第三代半導體還沒有被列入國家“十四五”的戰略部署，所以單單氮化鎵的概念還不足以支撐整個市場邏輯！
發展現狀:在5G通信、新能源汽車、光伏逆變器等應用需求的明確牽引下，目前應用領域頭部企業開始使用第三代半導體技術，進壹步提振了行業信心和對第三代半導體技術路線的堅定投入。
性能升級:關於技術術語我們就不贅述了。總的來說，到了第三代半導體材料，出現了更好的化合物，其性能優勢在於耐高壓、耐高溫、高功率、抗輻射、導電性更強、工作速度更快、工作損耗更低。
有壹點我覺得需要單獨提壹下:相對於氮化鎵，碳化矽發展更早，技術成熟度更高；它們之間的壹大區別是導熱性:在高功率應用中，碳化矽占主導地位；氮化鎵具有更高的電子遷移率，因此可以比碳化矽具有更高的開關速度，因此在高頻應用中具有優勢。
第三代半導體的應用
讓我們把重點放在碳化矽上。碳化矽廣泛應用於民用領域，包括DC和交流輸變電、電動汽車中的溫度檢測和控制、消費電子、新能源、軌道交通等領域。
我舉兩個典型的例子:
1.2015年豐田使用碳化矽MOSFET的凱美瑞測試車，逆變器開關損耗降低30%。
2.2016，三菱電機在逆變器中使用碳化矽，研發出世界上最小的電機。
在其他軍事領域，碳化矽被廣泛用於噴氣發動機、坦克發動機、海軍發動機、風洞和航天器外殼的溫度和壓力測試。
為什麽我說我們應該關註碳化矽？因為半導體行業的基石是芯片，而碳化矽由於其優越的物理性能，必然是未來制作半導體芯片最廣泛使用的基礎材料！
①優異的物理性能:高帶隙(對應高擊穿電場和高功率密度)、高電導率和高熱導率。而且碳化矽MOSFET將與矽基IGBT長期共存，它們更適合大功率、高頻、高速領域。
這裏穿插了壹個奇怪的詞:“禁帶寬度”。這是什麽鬼東西？
解釋這個東西，就得引申出“能帶”“導帶”等壹系列概念。如果不是真的喜歡，我覺得沒必要研究這些。就說第三代半導體行業板塊，妳能知道這個詞，就已經跑贏90%以上了。
客觀來說，主要要記住壹個知識點:對於第三代半導體材料，禁帶寬度越高越有優勢。
③主要形式:“襯底”。半導體芯片分為集成電路和分立器件。但無論是集成電路還是分立器件，其基本結構都可以分為“襯底-外延-器件”結構，半導體中碳化矽的主要形式是作為襯底材料。
(4)生產流程:
原料合成-晶體生長-晶錠加工-晶體切割-晶圓研磨-晶圓拋光-晶圓檢驗-晶圓清洗。
總結:晶圓尺寸越大，相應晶體的生長和加工難度越大，而下遊器件的制造效率越高，單位成本越低。目前國際碳化矽晶片廠商主要提供4英寸到6英寸的碳化矽晶片，CREE、II-VI等國際龍頭企業已經開始投資建設8英寸碳化矽晶片生產線。
⑤應用方向:知識普及制造之後，就看這個東西怎麽用了。兩個關鍵詞:功率器件和射頻器件。
動力器件:最重要的下遊應用是——新能源汽車！
根據現有技術方案，每輛新能源汽車使用的動力裝置價值約為700-1，000美元。隨著新能源汽車的發展，對功率器件的需求越來越大，成為功率半導體器件新的增長點。
在新能源汽車系統架構中，涉及的動力裝置包括電機驅動系統、車載充電系統(OBC)、電源轉換系統(車載DC/DC)和車外充電樁。碳化矽功率器件應用於電機驅動系統中的主逆變器。
此外，應用領域還包括光伏發電、軌道交通、智能電網、風力發電、工業電源、航空航天等領域。
射頻設備:最重要的下遊應用是5G基站！
微波射頻器件主要包括射頻開關、LNA、功率放大器和濾波器。5G基站是射頻設備的主要應用方向。
未來規模:5G時代的到來將為射頻器件帶來新的增長動力！2025年，全球射頻設備市場將超過250億美元。目前中國在5G建設上領先世界，這也是對岸金茂現在絕望的原因。
中國未來計劃建設360-492萬個5G宏基站，這個規模是4G宏基站的1.1-1.5倍。目前，中國已經建設了大約40萬個5G宏基站，未來還有很大的增長空間。
半導體工業的核心
相信很多嘉賓官員壹定有這樣的疑問:芯片、半導體、集成電路有什麽區別？
1.半導體:
在材料方面，教科書上是這樣描述的:半導體是壹種室溫下導電性介於導體和絕緣體之間的材料；
根據功能結構，半導體產業可分為四大類:集成電路(核)、分立器件、光電器件和傳感器。
2.集成電路(IC):
最經典的定義是將晶體管、二極管等有源元件，電阻、電容等無源元件按照壹定的電路互聯方式“集成”在單個半導體芯片上，從而完成特定的電路或系統功能。
3.芯片:
半導體元器件產品的總稱，是指含有集成電路的矽片，是集成電路的載體，是從晶圓上分割下來的。矽片是壹小片含有集成電路的矽，是計算機或其他電子設備的壹部分。
為什麽說集成電路是半導體產業的核心？那是因為集成電路銷售額的比例基本維持在半導體銷售額的80%。
比如2018年全球半導體銷售額4700億美元中，集成電路總計3900億美元，占比84%。
第三代半導體的未來方向
中國半導體行業進入IDM模式是大勢所趨，我非常認同其長期可持續性。但是當談到IDM時，有壹堆非常混亂的概念。篇幅太長，就不拆分了。妳只需要知道IDM是最好的！
IDM:直譯:集成設計制造，垂直集成制造。
1.IDM企業:IDM商業模式是國際集成組件制造商模式。其廠商的業務範圍涵蓋IC設計、IC制造、封裝測試，甚至延伸至下遊電子終端。典型廠商:英特爾、三星、TI(德州儀器)、東芝、ST(意法半導體)等。
2.2的優點。IDM模式:
(1)IDM模式的企業具有內部資源整合的優勢，從IC設計到IC制造所需時間短。
(2)IDM企業利潤更高。根據“微笑曲線”原理，最前端的產品設計、開發、品牌、營銷利潤率最高，中間的制造、封裝、測試環節利潤率較低。
(3)IDM企業具有技術優勢。大多數IDM企業擁有自己的IP(知識產權)，技術開發能力強，技術優勢領先。
3.3的重要性。特發性心肌病
IDM的重要性不需要用邏輯來判斷，全球集成電路市場的60%被IDM企業控制。比如三星電子，恩智浦，英飛淩，恩智浦等。
4.中國為什麽要發展IDM模式？
IDM模式的優勢:產業鏈內部直接整合，規模效應，有效縮短新產品上市時間，利潤點留在企業內部。
市場的自然選擇:另外，中國已經成為全球最大的集成電路消費市場，勞動力資源豐富，發展自主品牌IDM具有市場優勢和成本優勢。
現在無論是被M國封鎖逼出來的，還是我們自主選擇的，都要為IDM在中國的發展開辟壹條道路！
現狀:目前國內所謂的IDM，制造技術和設計能力水平較低，集中在功率半導體，產品應用面窄，規模小。我知道說這些很讓人沮喪，但這是事實。
但也正因為我們目前處於相對落後的階段，所以需要努力，咬著牙迎頭趕上，然後壹舉拿下！
本來寫這篇文章不想談股票，還是想提幾個，算是對我們國家半導體行業的壹點貢獻。
射頻相關質量標準:卓勝威、中天科技、合爾泰、麥捷科技；
IDM相關質量標準:中環、上海貝嶺、長電科技。