臺海網(wǎng)10月27日訊 據(jù)廈門日報(bào)報(bào)道　 最近，“芯片”“IC”“光刻機(jī)”“三代半”等成為熱門話題，在股票市場上，第三代半導(dǎo)體概念股也成為股市的熱點(diǎn)。因此，我們有必要了解什么是第三代半導(dǎo)體？第三代半導(dǎo)體有哪些用途？對我國國民經(jīng)濟(jì)有什么意義？

半導(dǎo)體材料發(fā)展經(jīng)歷三個(gè)階段

半導(dǎo)體是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一大類材料，半導(dǎo)體材料經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，不同階段出現(xiàn)的材料被稱為第一代、第二代、第三代半導(dǎo)體材料。

第一代半導(dǎo)體又稱為“元素半導(dǎo)體”，典型如硅基和鍺基半導(dǎo)體。20世紀(jì)50年代，鍺在半導(dǎo)體中占主導(dǎo)地位，到了20世紀(jì)60年代逐漸被硅（Si）取代。目前硅的制造技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣，至今全球95%以上的半導(dǎo)體芯片和器件仍是用硅片生產(chǎn)出來的，廣泛應(yīng)用于信息處理和自動控制等領(lǐng)域。以集成電路（IC）為核心的現(xiàn)代微電子工業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了全球整個(gè)IT信息產(chǎn)業(yè)的飛躍發(fā)展。硅材料自然界蘊(yùn)藏量大，制造工藝成熟，成本低，人們對其性能最了解，在硅的表面很容易制備二氧化硅薄膜，非常適合于平面集成電路的制備，它在低壓、大規(guī)模邏輯器件如CPU（電腦和手機(jī)的中央處理器）、人工智能芯片等電子和微電子領(lǐng)域具有較大的優(yōu)勢。但它工作頻率不高、抗輻射性能不強(qiáng)、耐熱和耐高壓性能較差、光電性能差，因此在光電子領(lǐng)域和微波通信等應(yīng)用方面受到局限。

20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的第二代半導(dǎo)體是化合物半導(dǎo)體，包含有砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）以及許多其他Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體（由元素周期表ⅢA族和ⅤA族元素組成的一類半導(dǎo)體材料。如砷化鎵、磷化鎵等），具有高頻、抗輻射、低功耗的特性，主要用于制作高頻微波、毫米波器件以及發(fā)光電子器件，廣泛應(yīng)用于移動通信、光通訊、LED發(fā)光器件、激光器、GPS導(dǎo)航等，它引發(fā)了光電產(chǎn)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信的革命。但是砷化鎵、磷化銦等材料中的鎵和銦屬于稀缺資源，且制造工藝難度較大，大尺寸晶圓制備難，成本較高，雖然它們在高頻方面有優(yōu)勢，但在耐高溫、大電流、大功率方面性能并無優(yōu)勢，并且有的還帶有毒性，對環(huán)境有影響，使得第二代半導(dǎo)體材料的應(yīng)用具有一定的局限性。

21世紀(jì)初出現(xiàn)的第三代半導(dǎo)體包含氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）等化合物，又被稱為寬禁帶半導(dǎo)體，也被簡稱為“三代半”。它與前兩代相比，具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電壓、更高的熱導(dǎo)率、更高的電子飽和速率及更高的抗輻射能力，更適合于制作高溫、高頻、大功率及抗輻射器件，可滿足現(xiàn)代電子技術(shù)對高功率密度、高擊穿電壓、高頻率響應(yīng)，以及耐高溫、抗輻射等在惡劣環(huán)境下工作可靠性的要求，因此，被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的半導(dǎo)體材料。但是由于制造工藝難度大、成本高，基于三代半材料的器件品種還較少，目前占半導(dǎo)體市場中的份額還很小。

半導(dǎo)體這三個(gè)所謂的“代”，并不是像移動通信3G、4G、5G那樣“后一代替代前一代”的關(guān)系，而是新一代根據(jù)其特性在某些應(yīng)用領(lǐng)域擠占了前一代的部分市場份額，同時(shí)也拓展了新的市場。它們各有各的優(yōu)勢，之間的關(guān)系與其說是“代”的關(guān)系，倒不如說是“兄弟”關(guān)系。