半导体系列：

1． 半导体全面分析（一）：两大特性，三大政策，四大分类！

2． 半导体全面分析（二）：设计两大巨头、EDA三分天下、四大指令集！

3． 半导体全面分析（三）：制造三大工艺，硅片五大巨头！

4． 半导体全面分析（四）：晶圆四大工艺，落后两代四年！

5． 半导体全面分析（五）：先进封装，验证检测，并道超车！

6． 半导体全面分析（六）：千亿市场、三大设备、四大巨头！

二十四、材料

80． 定义：规模大、行业多、技术高、成本低

半导体材料处于产业链上游，支撑制造和封装测试，一代技术依赖于一代工艺，一代工艺依赖一代材料和设备来实现，具有产业规模大、细分行业多、技术门槛高、成本占比低等特点
半导体材料是半导体产业链中细分领域最多的产业链环节，细分子行业多达上百个，技术门槛一般要高于其他电子及制造领域相关材料，其具备纯度要求高、工艺复杂等特征，由于细分材料子行业众多，导致了单个细分材料往往在半导体生产成本中占比较低，导致了半导体材料国产替代的进展要远低于面板以及消费电子相关领域

81． 市场规模：全球 3600 亿，中国大陆 600 亿

2018 年全球半导体材料市场 519 亿美元，创历史最高

2018年，中国台湾消耗了 114 亿美金的半导体材料，连续 9 年成为全球最大半导体材料消费地区，韩国排名第二 87．2 亿美金，中国大陆排名第三 84．4 亿美金，Top3 合计超过一半

82． 分类：制造材料、封装材料

半导体材料可分为制造材料和封装材料

2018 年制造材料和封装材料的销售额分别为 322 亿美元和 197 亿美元

二十五、晶圆材料

83． 分类：硅片、气体、光掩膜、光刻胶四大

制造材料可以分为以下几类：晶圆材料（硅片），靶材，CMP 抛光材料、光刻胶、高纯试剂、电子特种气体、光掩膜等，硅片、光掩模、光刻胶、气体四种材料占整体比例 2／3 以上

由于晶圆材料内容较多，我们单列出来介绍

84． 晶圆材料：三代

半导体经过近百年的发展后，形成了三代半导体晶圆材料

第一代半导体材料主要是指硅、锗元素等单质半导体材料第二代半导体材料主要是指二元／三元化合物半导体材料，如砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）、GaAsAl、GaAsP 等第三代半导体材料主要以碳化硅（SiC） 、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带半导体材料

各种半导体材料形成互补关系，Si 适用于数字逻辑芯片、存储芯片等，GaN、GaAs、InP 适用于高频领域，SiC 适用于高压领域

85． 第一代：元素半导体

第一代半导体是“元素半导体”

20 世纪 50 年代半导体材料以锗为主，基尔比开发出了基于锗的集成电路，锗可用于低压、低频、中功率晶体管及光探测电路中，缺点是耐辐射和耐高温性能很差

20 世纪 60 年代硅取代锗成为新的半导体材料，硅绝缘性好，提纯简单，主要用于数据运算领域，全球 90％ 以上的半导体芯片和器件是用硅片作为基础，硅片详细介绍请见3． 半导体全面分析（三）：制造三大工艺，硅片五大巨头！

86． 第二代：化合物半导体

化合物半导体是指两种或两种以上元素形成的半导体材料，按照元素数量可以分为二元化合物、三元化合物、四元化合物等等，二元化合物半导体按照组成元素在化学元素周期表中的位置还可分为III－V 族、IV－IV 族、II－VI族等

化合物半导体的电子迁移率较硅半导体快许多，因此适用于高频传输，在无线电通讯如手机、基地台、无线区域网络、卫星通讯、卫星定位等皆有应用

化合物半导体具有直接带隙，这是和硅半导体所不同的，因此化合物半导体可适用发光领域，如发光二极管（LED）、激光二极管（LD）、光接收器（PIN）及太阳能电池等产品，可用于制造超高速集成电路、微波器件、激光器、光电以及抗辐射、耐高温等器件，对国防、航天和高技术研究具有重要意义

化合物半导体的制备与硅半导体的制备工艺类似，其主要不同体现在晶圆的制造上，硅半导体采用直拉法生长成单晶硅棒对单晶硅棒进行切割制成晶圆，而化合物半导体则是在GaAs、InP、GaP、蓝宝石、SiC等化合物基板上采用金属有机化合物化学气相沉淀（MOCVD）等方法形成厚度一般为0．05毫米至0．2毫米的薄膜（外延层）对其继续加工便可实现特定的器件功能

第二代半导体材料以砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）为代表，用于制作高速、高频、大功率及发光电子器件，主要用于通信领域

GaAs 砷化镓

GaAs 主要用于高功率领域，应用于手机电话、无线局域网络、光纤通讯、卫星通讯、卫星定位等领域

砷化镓全球市场规模 100 亿美元，但逐步被 GaN 替代