■ 第三代半导体是什么？

第三代半导体是以碳化硅SiC、氮化镓GaN为主的宽禁带半导体材料，具有高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率、可承受大功率等特点。

■ 一、二、三代半导体什么区别？

一、材料

第一代半导体材料，发明并实用于20世纪50年代，以硅（Si）、锗（Ge）为代表，特别是硅，构成了一切逻辑器件的基础。我们的CPU、GPU的算力，都离不开硅的功劳。第二代半导体材料，发明并实用于20世纪80年代，主要是指化合物半导体材料，以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为代表。

其中砷化镓在射频功放器件中扮演重要角色，磷化铟在光通信器件中应用广泛……而第三代半导体，发明并实用于本世纪初年，涌现出了碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石（C）、氮化铝（AlN）等具有宽禁带（Eg＞2.3eV）特性的新兴半导体材料，因此也被成为宽禁带半导体材料。

二、带隙

第一代半导体材料，属于间接带隙，窄带隙；第二代半导体材料，直接带隙，窄带隙；第三代半导体材料，宽禁带，全组分直接带隙。和传统半导体材料相比，更宽的禁带宽度允许材料在更高的温度、更强的电压与更快的开关频率下运行。

三、应用

第一代半导体材料主要用于分立器件和芯片制造；第二代半导体材料主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，也是制作高性能微波、毫米波器件的优良材料，广泛应用在微波通信、光通信、卫星通信、光电器件、激光器和卫星导航等领域。第三代半导体材料广泛用于制作高温、高频、大功率和抗辐射电子器件，应用于半导体照明、5G通信、卫星通信、光通信、电力电子、航空航天等领域。

第三代半导体材料已被认为是当今电子产业发展的新动力。以第三代半导体的典型代表碳化硅（SiC）为例，碳化硅具有高临界磁场、高电子饱和速度与极高热导率等特点，使得其器件适用于高频高温的应用场景，相较于硅器件，碳化硅器件可以显著降低开关损耗。

因此，碳化硅可以制造高耐压、大功率的电力电子器件如MOSFET、IGBT、SBD等，用于智能电网、新能源汽车等行业。与硅元器件相比，氮化镓具有高临界磁场、高电子饱和速度与极高的电子迁移率的特点，是超高频器件的极佳选择，适用于5G通信、微波射频等领域的应用。

第三代半导体材料具有抗高温、高功率、高压、高频以及高辐射等特性，相比第一代硅基半导体可以降低50%以上的能量损失，同时使装备体积减小75%以上。第三代半导体属于后摩尔定律概念，制程和设备要求相对不高，难点在于第三代半导体材料的制备，同时在设计上要有优势。

■ 中国以砷化镓为代表的第二代半导体材料已经有突破的迹象

1.砷化镓晶圆环节

据Strategy Analytics数据，2018年前四大砷化镓外延片厂商为IQE（英国）、全新光电（VPEC，台湾）、住友化学（Sumitomo Chemicals，日本）、英特磊（IntelliEPI，台湾），市场占有率分别为54%、25%、13%、6%。CR4高达98%。

2.砷化镓晶圆制造环节（Foundry+IDM）

台湾系代工厂为主流，稳懋（台湾）一家独大，占据了砷化镓晶圆代工市场71%的市场份额，其次为宏捷（台湾）与环宇（GCS，美国），分别为9%和8%。

3.砷化镓元器件

砷化镓元器件产品（PA为主），也是以欧美厂商为主，最大的是Skyworks（思佳讯），市场占有率为30.7%；其次为Qorvo（科沃，RFMD和TriQuint合并而成），市场份额为28%；第三名为Avago（安华高，博通收购）。

这三家都是美国企业。可见，在砷化镓三大产业链环节（晶圆、晶圆制造代工、核心元器件），目前都以欧美、日本和台湾厂商为主导。中国企业起步晚，在产业链中话语权不强。

不过从三个环节来看，已经有突破的迹象。如华为就是将手机射频关键部件PA通过自己研发然后转单给三安光电代工的。

四、中国在以氮化镓和碳化硅为代表第三代半导体材料方面有追赶和超车的机会由于第三代半导体材料及应用产业发明并实用于本世纪初年，各国的研究和水平相差不远，国内产业界和专家认为第三代半导体材料成了我们摆脱集成电路（芯片）被动局面、实现芯片技术追赶和超车的良机。

就像汽车产业，中国就是利用发展新能源汽车的模式来拉近和美、欧、日系等汽车强国的距离的，并且在某些领域实现了弯道超车、换道超车的局面。

三代半材料性能优异、未来应用广泛，如果从这方面赶超是存在机会的。

■ 中国三代半导体材料相关公司