这样看起来似乎和标题有点不符：明明第三代半导体都这么热门了，怎么还是冷知识？其实也不难理解，对于普通用户来说，只要产品好用就行，至于几代半导体应该是不在意的。而且你要真问到什么是第三代半导体？或者问不同代半导体的区别是啥？笔者估计大多数人都是懵逼状态，所以说它是冷知识也没错。那么现在我们就来聊聊这个话题，看看全行业都在吹的第三代半导体到底是神马玩意儿！
第一代半导体，让计算机业彻底繁荣
要说到半导体这个名词的出现，那的确是比较久远了。如果追根溯源的话，得说到上世纪的40年代，因为在1940年全世界第一颗电子晶体管诞生了，这也就拉开了半导体时代的大幕。最早大家用于半导体的材料是锗（Ge），如果查看一下半导体的历史，就会发现在上世纪50年代以及60年代，大家的半导体设备基本都是用锗这种材料。所以说锗应该算是半导体材料的老祖先了，这也是我们口中说的第一代半导体。
没错，说到这里，大家应该恍然大悟了：原来不同代半导体的区别就是材料！是滴，但是第一代半导体的材料并不是只有锗，因为大家用锗来打造电子晶体管的时候发现，这货发热有点夸张，还很不好控制，容易引起很多问题，设备出故障是一方面，但是热失控很容易引起重大事故，所以大家开始发展另一种半导体材料——矽，也就是我们说的硅。
知道为啥有一个叫硅谷的地方能被众人看成是科技领域的圣地？现在大家应该明白了，因为在第一代半导体蓬勃发展的时候，矽就是成为了半导体的主要材料，而因为半导体发展而繁荣起来的圣塔克拉拉谷，也就被称为矽谷或者说硅谷了，毕竟硅谷最早是研究和生产以硅为基础的半导体芯片的地方。
一直到上世纪70年代，锗和矽都是半导体的主要材料。不过矽并非万能的材料，毕竟它有自己的物理极限，而且效率和耗电等方面，它已经慢慢无法满足一些科技发展的需求。而这个时候，是化学让半导体时代继续发展，化合物半导体的出现让半导体材料进入了第二代。
第二代半导体，化合物时代来临
之前说过了，当计算机业和电子业发展到一个地步的时候，矽或者说硅的问题就显现出来了，物理极限的问题我们现在都知道，厂商一直追求的能耗比其实已经说明了问题，所以大家都在寻找矽之外的材料来继续发展半导体行业。这个时候化合物半导体终于进入了历史的舞台。
要说化合物半导体，还得感谢赫赫有名的贝尔实验室（不是那个野外求生的贝尔……），在上世纪70年代发明了化合物半导体。从此以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为主的化合物半导体一跃成为半导体市场的主角。这两货的优点也很明显，拥有超高的电子迁移率，外加上它们兼备高频、低杂音、高效率及低耗电等特性，简直就是矽的最佳替代者，所以这两种材料一下成为半导体市场的主角。
整个半导体产业因而进入了以这两种材料为主的第二代半导体时代，直到现在第二代半导体材料也大量用于各种半导体器材设备中。由于这两货的功能特点，直接为以后的微波射频通信半导体发展打下了基础，所以我们现在生活的时代得感谢这两种半导体材料，因为大量的射频芯片，都是用这两种材料打造的。
当然第二代半导体材料的问世，并不代表第一代半导体就彻底被淘汰，不同半导体材料现在都可以活跃在不同的领域中。毕竟一些设备和芯片第一代半导体就能搞定，成本还低，不需要第二代半导体或者下面要说的第三代半导体。所以从现在看来，每代半导体材料的发展，并不是取代上一代半导体材料，而是让科技有更好以及更高端的发展。
第三代半导体，催化5G应用加速发展
第三代半导体其实和第二代半导体一样，都属于化合物半导体材料，而且这个材料我们还并不陌生，估计很多人都买过相应材料所制造的产品。比如说充电器，现在很多充电器用的材料都是GaN，也就是氮化镓，而这就是第三代半导体的主流材料。
第三代半导体主要是两种材料，分别是氮化镓（GaN）与碳化矽（SiC）。这两种材料的最大的特点就是宽能隙，而能隙越宽，就代表着其耐高频、高压、高温、高功率及高电流的性能也就越强，同时还具备高能源转换效率与低能耗的特性。这样的特点性能，恰好符合目前IoT设备连接、5G场景及电动车等最新应用的需求。
由于目前各国都在研发5G应用、loT智能设备以及电动车等技术和产品，所以这种宽能隙的材料自然就成为大家发展的重心。行业有一句老话叫“得碳化矽基板者得天下”，由此可见第三代半导体的研发，对于全球科技产业有多么重要。当然之前我们就说过了，三代半导体并非彼此淘汰取代的作用，而是每代半导体材料都在往更先进更高科技的应用领域发展，这不代表老的半导体材料就彻底无用。
比如说第一代半导体的矽，多用在各种处理器、内存芯片、逻辑芯片、微电子晶体管上，我们也比较常见到；第二代半导体的砷化镓则经常用在射频芯片上。至于第三代半导体的材料，主要会采用在高频率的射频元器件以及高功率的半导体元器件上，应用范围则比较广，包括5G、IoT、环保、电动车、卫星通讯及军事等领域。特别是5G和电动汽车，被视为第三代半导体的最大发展动力。
5G和高功率设备，离不开第三代半导体
现在大家应该明白了所谓的第三代半导体是什么意思，粗略地说就是用氮化镓和碳化矽这两种材料打造的半导体设备，就可以算是第三代半导体。当然这其中化合物的发展肯定不止是这两种，但这两种可以算是基础和主流。
那既然说5G、loT设备、电动车都需要第三代半导体，这里就可以举一些具体的例子。比如说5G基站，现在我国采用的Sub-6以及海外已经开始商用的毫米波，它们都需要海量的基础设施，这里就要用到大量的天线和射频元件，而以GaN为主要材料的半导体设备，就能发挥高频、高功率、大频宽、低功耗与小尺寸等优势。
去年全球GaN射频元件的市场为8.91 亿美元，而随着5G在全球的普及，这一市场在2026年将达到24亿美元。目前射频元件部分，很多还是采用的第二代半导体砷化镓以及金属氧化半导体为主材料，而GaN已经成为它们的主要竞争对手。现在GaN射频元件的主要材料是碳化矽基氮化镓GaN-on-SiC，NXP恩智浦半导体已经在去年开设了第一个6英寸的GaN-on-SiC晶圆厂；而过去的全球砷化镓代工大厂，也纷纷开始扩展GaN-on-SiC的产能，希望在未来的竞争中不落下风。
第三代半导体材料的另一个好处，就是非常适合拿来作为功率半导体元件，我们之前已经介绍过它们的特性，耐高温高压、转化率高，所以我们现在看到很多充电器都是用的GaN材料。目前GaN快充已然成为推动GaN功率元件成长的动力，很多手机厂商都已经配备GaN的快充充电器，比如说国内的OPPO就是如此。像小米以及其他外设厂商，也推出了多款GaN材料的充电器。
至于另一种SiC功率元件，目前市场比GaN还大，它和GaN特点相似，两者也经常结合起来为作为不同半导体设备的材料，比如之前介绍的射频元器件。不过SiC自己来做功率元件应用也是很广泛的，比如说作为有61%的SiC功率元件，都用于新能源汽车，另外像太阳能发电站以及各个充电站，也会用到SiC的功率元件。当然综合来看，电动车未来是推动SiC半导体发展的最大动力。
写在最后
关于第三代半导体，我们基本上就说到这里，虽然很粗浅，但是足以让大家了解到第三代半导体的意义，以及他们的特点和现在应用的范围。说实话，半导体虽然经历了三代，但是就和我们说的一样，这三代半导体是基于科技的发展而诞生，而不是说哪一代半导体是从上一代半导体的材料发展而来，所以他们没有互相淘汰的关系，虽然有竞争，但更像是处于平行状态，各自在各自领域发展。
目前第三代半导体发展最快还是中国、美国以及欧盟，特别是我国的科技企业，很早就开始涉足第三代半导体的研发，像比亚迪这样的公司，甚至已经有自己第三代半导体的晶圆厂；包括华为等公司，也在第三代半导体上积极投资。在去年我国第三代半导体的整体产值超过7100 亿人民币，在世界上的确处于领先地位。
对于我国来说，第三代半导体的发展的确相当关键，这不仅仅是因为未来的产业发展和市场有这么大的需求，同时如果在第三代半导体的研发上占据领先位置，也有利于解决我国在半导体上被海外卡脖子的窘境，真正站上半导体强国的位置！
中国芯的九大领军人物1、王芹生：打造“国家队”
王芹生作为“八五”、“九五”、“十五”集成电路CAD技术研究项目的主要负责人，对稳定、培养和壮大我国ICCAD软件队伍，保证ICCAD攻关成果免于流失做出了重大贡献。
她主持了多项国家重点集成电路品种开发和应用项目(47个专题)，如我国第一台高档位八位单片机、第一块智能卡(CPU)芯片及系列产品等，主持开发了具有市场引导性的产品。
2、王国平：书写“再造”篇章
王国平，无锡华润微电子有限公司的领军人物，带领一个面临严重危机的中国最大的民族微电子企业，神话般地卸掉巨额亏损包袱，走上良性发展轨道，并挺立在国内消费类集成电路和分立器件企业的首位。
肩负着“让华润芯进入中国的每一个家庭”的崇高使命，向着2010年营业额50亿元的目标，在6英寸线奠基喧天的爆竹声中，王国平和他的同事们又踏上了新的征程。
3、王新潮：十年磨一剑
1997年，王新潮以TO-92管为突破口，推出长江牌元器件，销售给国内家电制造商，从而为长电带来了品牌和资本的原始积累。
从2000年开始，王新潮吸引3250万元私人资本和4500万元法人资本，用于长电公司的股份制改造。就在当年，江苏长电科技股份有限公司改制成功，并进入上市辅导期。2002年，长电科技形成了年产100亿只分立器件、10亿块集成电路的能力，在国内同行中处于领先地位。长电科技也连续2年利税突破1亿元大关。
4、邓中翰：“中国创造”之星
要将“中国制造”推进到“中国创造”，带动中国经济整体素质和竞争能力的提升。在旅美华人学子中享有声誉的邓中翰是这个观点的积极倡导者。
邓中翰致力的“星光中国芯工程”，五年来实现了七大核心技术突破，申请了该领域200多项国内外专利技术，在国际上处于领先地位，并实现了研发成果的产品化，开发设计出拥有中国自主知识产权、具有国际领先水平的“星光中国芯”五代数字多媒体芯片。产品被国际知名企业大批量采用，成功占据了计算机图像输入芯片世界第一的市场份额(达40%以上)，在全球市场的销售量目前已突破1000万枚。
5、石明达：执著的变革者
上世纪九十年代中后期开始，国际半导体制造逐渐形成向中国转移的趋势。时任南通华达微电子有限公司董事长的石明达与日本富士通株式会社达成合资协议，投建南通富士通微电子有限公司。
目前，南通富士通已经形成年IC封装能力15亿块、成品测试能力10亿块、芯片测试能力5万块，成为国内集成电路封装测试行业中产品品种最全、技术水平最高、规模最大的龙头企业
6、刘幼海：创造利润奇迹
1995年从硅谷回到祖国的刘幼海，担任上海先进半导体制造有限公司的市场副总裁。上任第一年，先进半导体的产量激增96%，迎来了历史上第一个赢利年。
2000年，刘幼海正式接任先进半导体总裁职务，在他的领导下，上海先进半导体也成为国内第一家专业的集成电路代工企业。2001年，正赶上全球半导体产业周期性回落，行业水平下滑35%，但刘幼海的先进半导体的利润超过1.3亿元。在短短的几年时间内，企业的规模和产量由2000年的2亿美元投资，增加到2002年的10亿美元。2000年，先进半导体的5英寸和6英寸生产线的产能是月产3.5万片芯片，截至目前，已上升到月产8万片。
正是在先进半导体的利润得到保障的前提下，刘幼海又说服董事会同意投资6.87亿元，投建一条8英寸、0.25微米的集成电路芯片生产线，这条生产线的产能为月产3万片。先进半导体成为国内最大的芯片制造公司之一。
7、陈向东：民营资本造“芯”
1997年，陈向东创办了杭州士兰微电子。他认为士兰在起步阶段应将产品和市场定位于民用消费集成电路中低档产品。这一策略为士兰带来了广阔的市场。2002年，士兰及下属友旺公司全年销售达到5.2亿元，集成电路总产量超过4亿只。
在积累一定的资金与人才后，陈向东开始带领士兰向高端领域进军，在10M/100M以太网卡电路、CD数字伺服和解码纠错电路、数字信号处理器DSP、无线局域网解决方案、IC卡芯片等项目上投入研发资金。同时，陈向东在2001年决定创建第一条由民营资本投资的集成电路芯片生产线。2003年芯片生产线投产，同年第三季度就实现了赢利。
8、张汝京：梦圆“中国芯”
2003年8月，张汝京博士在上海浦东张江高科技园区创立了中国第一家8英寸芯片代工厂———中芯国际集成电路制造(上海)有限公司。目前，公司两条大规模的8英寸生产线都已进入量产，每月总产能近6万片，工艺技术达到0.18微米及以下水平。
中芯国际在张汝京的领导下，积极同世界一流的半导体厂商结成不同形式的联盟，已经同日本的东芝、富士通、尔必达，新加坡的特许半导体，比利时的IMEC，德国的英飞凌以及美国的MOSYs等众多一流的半导体公司与研究机构签订技术合作协议，建立策略联盟关系，在诸方面创造互惠互赢的合作机会。
9、魏少军：新模式开拓者
魏少军按照建设完整产业链的发展策略，设计出具有大唐微电子特色的新业务模式。他认为，企业存在的唯一目的就是占领市场。这种认识使他走向开发面向市场的实用产品。从一开始，他就从被别人认为是“没有科技含量”的电话IC卡做起。先后推出了我国第一枚具有全部知识产权的IC电话卡芯片。目前，大唐微电子的IC卡芯片及模块的年生产规模超过1.8亿只，成为国内第一大生产商。
魏少军接着把大唐带到了另一个高速增长的领域：移动通信智能卡。大唐利用技术优势，迅速推出国内第一枚SIM卡芯片、UIM卡芯片，结束了国内通信智能卡集成电路领域依赖进口的局面。2003年，大唐微电子针对中国移动、中国联通的移动通信智能卡合同额就超过了5亿元。
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