斯达半导|第三代半导体“勘误”：比亚迪与斯达半导们的红与黑( 二 )

1968年，硅谷八叛将之首的诺依斯和“摩尔定律”的提出者摩尔离开仙童，创办了更为风光、鼎鼎大名的英特尔。所谓摩尔定律，就是摩尔提出，集成电路芯片上所集成的晶体管数目，每隔18个月就翻一倍。
此后，半导体的时代大幕正式拉开，为人熟知的英特尔、TI、三星、高通、英伟达等大佬各领风骚，国内的紫光、海思、中芯也开始崭露头角。
02 第一、二、三代半导体的变迁在市场中，第三代半导体已经成为投资者关注的焦点之一，本文希望从战略发展的主线看问题，因此这一部分将梳理半导体材料的三个发展阶段，以求有一个更清晰的脉络认知。
【1】第一代半导体
第一代半导体是“元素半导体”，锗（Ge）和硅（Si）是两个代表性材料。
在20世纪50年代，锗基半导体器件占据主导地位，主要应用于低压、低频、中功率晶体管以及光电探测器中，到了60年代，硅基半导体因为相对优良的耐高温、抗辐射性能、低廉的价格和庞大的储量，逐步取代锗基，成为主流，延续至今。目前，全球95%以上的半导体芯片和器件是用硅片作为基础功能材料而生产出来的，技术十分成熟，市场规模高达4000多亿美元。
而在半导体材料市场，硅片也占到35%左右，市场空间约为80亿美元。硅片领域日本非常强大，我国的6英寸硅片国产化率约为50%，8英寸硅片国产化率仅为10%，12英寸硅片则几乎完全依赖于进口，还有很大国产替代前景。
总之，以硅为核心的第一代半导体材料，直接促进了以芯片为主的微电子产业飞升，在手机、电脑、消费电子、通信、航空航天、国防军工、光伏等领域广泛应用。
虽然第一代半导体可以制做复杂的功耗较低的逻辑芯片，但受限于硅的自身性能，硅基半导体难以在高温、高频、高压等环境中使用，并且其禁带宽度、电子迁移率较低，在半导体产业化过程中遇到瓶颈，由此催生了化合物半导体，即第二代、第三代半导体的发展。
【2】第二代半导体
进入20世纪90年代后，如上文所说，高频传输和光学领域的场景对半导体材料的禁带宽度、电子迁移率要求提高，以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为代表的第二代半导体材料开始崭露头脚，其中GaAs技术最为成熟，应用最广。
GaAs、InP可以制造高速、高频、大功率的超高速集成电路、高性能微波、毫米波器件、激光器和发光电子器件，开拓了光纤及移动通信的新产业，广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光纤通信、无线区域网络、卫星定位、国防军工、航空航天等领域。
在5G时代和物联网高速发展下，GaAs的产业市场规模已达数百亿美元，但全球GaAs半导体制造商市场份额最大的五家企业为Skyworks、triquint、RFMD、Avago、穏懋，共约占全球总额的65%，大陆企业仍不具备足够的竞争力。
【3】第三代半导体
来到21世纪，现代工业对高功率、高电压、高频率电子器件的需求陡增，这对半导体材料的禁带宽度、击穿电场强度、电子饱和速率、热导率等关键参数提出了更加严苛的要求。在此情况下，以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表的宽禁带半导体材料脱颖而出，即我们常说的第三代半导体。

文章插图
如我所做上表，所谓的宽禁带半导体是指禁带宽度大于或等于2.3电子伏特的半导体材料。此类半导体还具有高击穿电场强度、高饱和电子漂移速率、高热导率等优势，在功率半导体、新能源汽车、光伏风电、半导体照明、5G基站、特高压、光电子等领域有不可替代优势，为世界电子产业发展注入了新动力。