今天咱们聊一聊这第三代半导体,阿里达摩院此前公布的2021十大科技趋势之一。
相信大家都注意到了,既然说第三代半导体,那就一定有第一代和第二代,但它们之间有什么区别?为何第三代半导体如此受重视?让我们在接下来的内容里,一起揭晓这些悬念吧!
在这里首先要强调一点,所谓的第一代、第二代、第三代半导体,其实是指半导体材料的变化,因此它们之间并不是简单的替代关系,使用范围也不完全一样。
这么说吧,第一代半导体以硅为代表,兴起于20世纪50年代,拥有制备工艺成熟、成本低廉、自然界储备量大和应用广泛等特性,像是电脑、手机和冰箱等家电的集成电路,以及汽车、飞机和航天等领域,都有用到硅半导体集成电路和分立器件。
第二代半导体则以砷化镓为代表,兴起于20世纪80年代,主要应用于微电子和光电子领域、微波功率器件、低噪声器件、发光二极管、激光器、光探测器等,是4G时代大部分通信设备的材料,比如手机中的射频电路,就是以砷化镓材料为主。
至于第三代半导体,主要以氮化镓和碳化硅为代表,未来可能还会有氧化锌、氧化铝和金刚石等。与前两代相比,它具备耐高温、耐高压、高频率、大功率和抗辐射等优异特性,将广泛应用于5G基站、新能源汽车、特高压、消费电子、航空航天等领域。
咱们可以看到,像是光电子,就是这个激光显示呀、半导体照明呀,可见光通信呀等领域,已经应用了第三代半导体;此外呢,部分新能源汽车,还有以氮化镓为基础的手机快充头,也就是GaN充电器,都能让我们看到第三代半导体的快速发展。
就像我们开头说到的那样,这三代半导体并不是简单的替代关系。举例来讲呢,像未来电脑和手机的芯片主角,还会使第一代半导体,而智慧城市呀、智慧电网等领域,将极大受惠于第三代半导体。说了这么多,相信大家能较好认识第三代半导体了吧?
接下来我们再来说一下,为何第三代半导体如此受重视?除了上述的一些应用前景,我们还应该知道,第三代半导体主要采用成熟工艺制程,所以好处也很明显,对生产设备要求相对较低,再加上我国与国外龙头公司的差距,并不像第一代、第二代半导体上那么大,这将给我国企业更大的超车机会。
目前来看呢,第三代半导体面临的挑战有这么几点:一是成本,毕竟想让大多数厂商接受,就一定要把成本降到一个合理区间,不是吗?二是逻辑电路设计,这方面我国有以华为海思为代表的优质企业,因此IC设计还是有机会与国外扳手腕的。三是国产化,都说掌握了规则的人,才能拥有更大优势,我国在第三代半导体上,能否根据市场定义产品,而非盯着跟着国际巨头做国产化替代呢?同样是值得思考的一个问题。
事实上呢,发展第三代半导体,将对我国的新基建,也就是5G基站、特高压、新能源汽车充电桩、城际高速铁路、城市交通轨道、大数据中心、人工智能和工业互联网,产生极其重大的影响,这也难怪有传闻称,我国要把第三代半导体列入十四五规划。
这么说吧,发展第三代半导体至少有两大好处:
一是几乎可以覆盖我国关键领域的应用,像是新能源汽车呀,像是LED照明呀,又像是基站、卫星通信和有线电视呀;一是整体处于产业化起步阶段,因此国内和国际巨头基本处于同一起跑线,我国企业的表现非常值得期待。所以问题就来了,在第三代半导体上,我国企业还会被国外卡脖子吗?各位不妨说说自己的看法!