給大伙揭秘一、二、三代半導體材料有哪些？

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，摩爾定律似乎已經(jīng)走向了沒落，半導體行業(yè)一直想要找出可以替代硅（Si）的半導體材料，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)里有哪些半導體材料呢？

第一代半導體：

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

硅（Si）：前面提到的硅（Si）是目前應用最廣泛的半導體材料，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域。

第一代半導體材料的不管是技術開發(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鍵。

第二代半導體：

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

砷化鎵（GaAs）：砷化鎵（GaAs）是第二代半導體材料的標志性產(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)被廣泛應用，用于制作通信器件。

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

第三代半導體：

第三代半導體同樣屬于化合物半導體材料，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，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成本過高，很難在商用領域看到。

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

注意事項：

雖然這些半導體材料被認為劃分到為第一代、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、第三代半導體材料并不是替代關系，它們的特性不同，應用的場景也不一樣，一二三代只是行業(yè)一種區(qū)分標識，只是根據(jù)材料進行了劃分，有些場景化甚至會同時應用在一起。

編輯：jq