什么是第三代半导体？包你能看懂

作者/朱公子

第三代半导体

我估摸着只要是炒股或者是关注二级市场的朋友们，这几天一定都没少听这词儿，如果不是大盘这几天实在是太惨了，估计炒作行情会比现在强势的多得多。

那到底这所谓的第三代半导体，到底是个什么玩意？值不值得炒？未来的逻辑在哪儿？

接下来，只要您能耐着性子好好看，我保证给它写的人人都能整明白，这可比你天天盯着大盘有意思的多了！

一、为什么称之为第三代半导体？

1、重点词

客官们就记住一个关键词—— 材料 ，这就是前后三代半导体之间最大的区别。

2、每一代材料的简述

①第一代半导体材料： 主要是指硅（Si）、锗元素（Ge）半导体材料。

兴起时间： 二十世纪五十年代。

代表材料： 硅（Si）、锗（Ge）元素半导体材料。

应用领域： 集成电路、电子信息网络工程、电脑、手机、电视、航空航天、各类军事工程和迅速发展的新能源、硅光伏产业。

历史 意义： 第一代半导体材料引发了以集成电路（IC）为核心的微电子领域迅速发展。

对于第一代半导体材料，简单理解就是：最早用的是锗，后来又从锗变成了硅，并且几乎完全取代。

原因在于： ①硅的产量相对较多，具备成本优势。②技术开发更加完善。

但是，到了40纳米以下，锗的应用又出现了，因为锗硅通道可以让电子流速更快。现在用的锗硅在特殊的通道材料里会用到，将来会涉及到碳的应用，下文会详细讲解。

②第二代半导体材料： 以砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）为代表，是4G时代的大部分通信设备的材料。

兴起时间： 20世纪九十年代以来,随着移动通信的飞速发展、以光纤通信为基础的信息高速公路和互联网的兴起,以砷化镓、锑化铟为代表的第二代半导体材料开始崭露头角。

代表材料： 如砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）；三元化合物半导体，如GaAsAl、GaAsP；还有一些固溶体半导体，如Ge-Si、GaAs-GaP；玻璃半导体（又称非晶态半导体），如非晶硅、玻璃态氧化物半导体；有机半导体，如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。

应用领域： 主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料。

因信息高速公路和互联网的兴起，还被广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光通信和 GPS 导航等领域。

性能升级： 以砷化镓为例，相比于第一代半导体，砷化镓具有高频、抗辐射、耐高温的特性。

总结： 第二代是使用复合物的。也就是复合半导体材料，我们生活中常用的是砷化镓、磷化铟这一类材料，可以用在功放领域，早期它们的速度比较快。

但是因为砷含剧毒！所以现在很多地方都禁止使用，砷化镓的应用还只是局限在高速的功放功率领域。而磷化铟则可以用来做发光器件，比如说LED里面都可以用到。

③第三代半导体材料： 以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化锌（ZnO）、金刚石为四大代表，是5G时代的主要材料。

起源时间： M国早在1993年就已经研制出第一支氮化镓的材料和器件。而我国最早的研究队伍——中国科学院半导体研究所，在1995年也起步了该方面的研究。

重点： 市场上从半年前炒氮化镓的充电器时，市场的反应一直不够强烈，那是因为当时第三代半导体还没有被列入国家“十四五”这个层级的战略部署上，所以单凭氮化镓这一个概念，是不足以支撑整个市场逻辑的！

发展现状： 在5G通信、新能源 汽车 、光伏逆变器等应用需求的明确牵引下，目前，应用领域的头部企业已开始使用第三代半导体技术，也进一步提振了行业信心和坚定对第三代半导体技术路线的投资。

性能升级： 专业名词咱们就不赘述了，通俗的说，到了第三代半导体材料这儿，更好的化合物出现了，性能优势就在于耐高压、耐高温、大功率、抗辐射、导电性能更强、工作速度更快、工作损耗更低。

有一点我觉得需要单独提一下：碳化硅与氮化镓相比较，碳化硅的发展更早一些，技术成熟度也更高一些；两者有一个很大的区别是热导率：在高功率应用中，碳化硅占据统治地位；氮化镓具有更高的电子迁移率，因而能够比碳化硅具有更高的开关速度，所以在高频率应用领域，氮化镓具备优势。

第三代半导体的应用

咱们重点说一说碳化硅 。碳化硅在民用领域应用非常广泛：其中电动 汽车 、消费电子、新能源、轨道交通等领域的直流、交流输变电、温度检测控制等。

咱先举两个典型的例子：

1.2015年，丰田 汽车 运用碳化硅MOSFET的凯美瑞试验车，逆变器开关损耗降低30%。

2.2016年，三菱电机在逆变器上用到了碳化硅，开发出了全世界最小马达。

而其他军用领域上，碳化硅更是广泛用于喷气发动机、坦克发动机、舰艇发动机、风洞、航天器外壳的温度、压力测试等。

为什么我说要重点说说碳化硅呢？因为半导体产业的基石正是 芯片 ，而碳化硅，正因为它优越的物理性能，一定是将来 最被广泛使用在制作半导体芯片上的基础材料 ！

①优越的物理性能：高禁带宽度（对应高击穿电场和高功率密度）、高电导率、高热导率。而且，碳化硅MOSFET将与硅基IGBT长期共存，他们更适合应用在高功率和高频高速领域。

②这里穿插了一个陌生词汇：“禁带宽度”，这到底是神马东西？

这玩意如果解释起来，又得引申出如“能带”、“导带”等一系列的概念，如果不是真的喜欢，我觉得大家也没必要非去研究这些，单说在第三代半导体行业板块中，能知道这一个词，您已经跑赢90%以上的小散了。

客观们就主要记住一个知识点吧： 对于第三代半导体材料，越高的禁带宽度越有优势 。

③主要形式：“衬底”。半导体芯片又分为：集成电路和分立器件。但不论是集成电路还是分立器件，其基本结构都可划分为“衬底 -外延-器件”结构，而碳化硅在半导体中存在的主要形式是作为衬底材料。

④生产工艺流程：

原料合成——晶体生长——晶锭加工——晶体切割——晶片研磨——晶片抛光——晶片检测——晶片清洗

总结：晶片尺寸越大，对应晶体的生长与加工技术难度越大，而下游器件的制造效率越高、单位成本越低。目前国际碳化硅晶片厂商主要提供4英寸至6英寸碳化硅晶片，CREE、II-VI等国际龙头企业已开始投资建设8英寸碳化硅晶片生产线。

⑤应用方向：科普完知识、讲完生产制造，最终还是要看这玩意儿怎么用，俩个关键词：功率器件、射频器件。

功率器件： 最重要的下游应用就是—— 新能源 汽车 ！

现有技术方案：每辆新能源 汽车 使用的功率器件价值约700美元到1000美元。随着新能源 汽车 的发展，对功率器件需求量日益增加，成为功率半导体器件新的增长点。

新能源 汽车 系统架构中，涉及到功率器件包括——电机驱动系统、车载充电系统（OBC）、电源转换系统（车载DC/DC）和非车载充电桩。碳化硅功率器件应用于电机驱动系统中的主逆变器。

另外还应用领域也包括——光伏发电、轨道交通、智能电网、风力发电、工业电源及航空航天等领域。

射频器件： 最重要的下游应用就是—— 5G基站 ！

微波射频器件，主要包括——射频开关、LNA、功率放大器、滤波器。5G基站则是射频器件的主要应用方向。

未来规模：5G时代的到来，将为射频器件带来新的增长动力！2025年全球射频器件市场将超过250亿美元。目前我国在5G建设全球领先，这也是对岸金毛现在狗急跳墙的原因。

我国未来计划建设360万台-492万台5G宏基站，而这个规模是4G宏基站的1.1-1.5倍。当前我国已经建设的5G宏基站约为40万台，未来仍有非常大的成长空间。

半导体行业的核心

我相信很多客官一定有这样的疑问： 芯片、半导体、集成电路 ，有什么区别？

1.半导体：

从材料方面说 ，教科书上是这么描述的：Semiconductor，是常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的一类材料；

按功能结构区分， 半导体行业可分为：集成电路（核心）、分立器件、光电器件及传感器四大类。

2.集成电路（IC， integrated circuit）：

最经典的定义就是：将晶体管、二极管等等有源元件、电阻器、电容器等无源元件，按照一定的电路互联，“集成”在一块半导体单晶片上，从而完成特定的电路或者系统功能。

3.芯片：

半导体元件产品的统称 ，是指内含集成电路的硅片，是集成电路的载体，由晶圆分割而成。硅片是一块很小的硅，内含集成电路，它是计算机或者其他电子设备的一部分。

为什么说集成电路，是半导体行业的核心？ 那是因为集成电路的销售比重，基本保持在半导体销售额的80%。

比如，2018年全球4700亿美元的半导体销售额中，集成电路共计3900亿美元，占比达84%。

第三代半导体的未来方向

中国半导体业进入IDM模式是大势所趋，其长久可持续性我非常认可。但是讲到IDM，又有一堆非常容易混淆的概念，篇幅实在是太长了，咱们就不再拆分来讲了，你只要知道IDM最牛逼就完事了！

IDM： 直译：Integrated Design and Manufacture， 垂直整合制造 。

1.IDM企业： IDM商业模式，就是国际整合元件制造商模式。其厂商的经营范围涵盖了IC设计、IC制造、封装测试等各个环节，甚至也会延伸到下游电子终端。典型厂商：Intel、三星、TI（德州仪器）、东芝、ST（意法半导体）等。

2.IDM模式优势：

（1）IDM模式的企业，内部有资源整合优势，从IC设计到IC制造所需的时间较短。

（2）IDM企业利润比较高。根据“微笑曲线”原理，最前端的产品设计、开发与最末端的品牌、营销具有最高的利润率，中间的制造、封装测试环节利润率较低。

（3）IDM企业具有技术优势。大多数的IDM企业都有自己的IP（知识产权），技术开发能力比较强，具有技术领先优势。

3.IDM重要性

IDM的重要性是不需要用逻辑去判断的，全球集成电路市场的60%由IDM企业所掌握。比如三星电子、恩智浦、英飞凌、NXP等。

4.中国为什么要发展IDM模式？

IDM模式的优势： 产业链内部直接整合、具备规模效应、有效缩短新产品上市时间、并将利润点留在企业内部。

市场的自然选择： 此外，中国已成为全球最大的集成电路消费市场，并具有丰富的劳动力资源，对于发展自有品牌的IDM具有市场优势和成本优势。

现在，无论是被M国的封锁倒逼出来，还是我们自主的选择，我们都必须开拓出一条中国IDM发展之路！

现状： 目前国内现有的所谓IDM，其制造工艺水平和设计能力相当低，比较集中在功率半导体，产品应用面较窄，规模做不大。我知道，这些事实说出来挺让人沮丧的，但这就是事实。

但正因为我们目前处在相对落后的阶段，才更加需要埋头苦干、咬牙追赶，然后一举拿下！

本来写这篇文章的时候不想说股的，但还是提几只吧，也算是给咱们国家的半导体事业做一点点微小的贡献。

射频类相关优质标的：卓胜微、中天 科技 、和而泰、麦捷 科技 ；

IDM相关优质标的：中环股份、上海贝岭、长电 科技 。

根据微笑曲线理论，上游往往是利润相对丰厚、竞争缓和的行业，原因是上游往往掌握着某种资源，比如矿产，或掌握核心技术，有较高的进入壁垒的行业。但是，并不是所有产业链都存在微笑曲线，上游也会出现供给过多、竞争加剧的情况，而且比较受制于下游需求的变化，无法主动去开拓新的需求或市场，通常都有明显的周期性。比如整个电子产业链的上游半导体芯片行业，存在很高的技术和资金壁垒，全球只有少数几家厂商参与竞争，但是受下游需求的冷暖和自身产能扩张的驱动，业绩经常出现大赔大挣的情况。由于农业现代化和农业生产向工业化过渡的发展方向，使农业生产与工业生产的关系越来越密切，因此上游产业概念往往不限于工业生产，其外延越来越宽泛，泛指各类原材料或半成品生产（包括农业在内）。实际上，上游与下游在现代化生产产业链中是一个相对概念，比起传统的农业、重工业、轻工业的划分，具有更细密更广泛的应用价值。经济全球化的发展趋势，使产业与整个社会经济发展的关联度不断提高，产业与相关产业之间的联系更加密不可分。除了某些终端消费品（如某些家电）生产之外，绝大多数产业从一个角度看是上游产业，从另一个角度看则是下游产业。比如农业是粮食加工、纺织、家具工业等企业的上游产业，同时又是化肥、农药、种子等生产企业的下游产业。纺织印染是化纤业的下游产业，同时又是服装加工的上游产业。

问题一：上游产业链是什么意思 上游产业指处在整个产业链的开始端，提供原材料和零部件制造和生产的行业.

产业链的本质是用于描述一个具有某种内在联系的企业群结构，它是一个相对宏观的概念，存在两维属性：结构属性和价值属性。产业链中大量存在着上下游关系和相互价值的交换，上游环节向下游环节输送产品或服务，下游环节向上游环节反馈信息。希望对你有帮助，谢谢采纳

问题二：请问产业链中的上、中、下游分别指什么？ 比如电脑销售.

微软是上游包括开发研制,而各地分销商以及批发零售者是中游(DELL很特殊,没有中游,直接销售),而直接接触用户的是下游.

还有另一种.

比如钢铁生产本身是中游,而采矿冶金是其上游,为其提供原料,汽车制造等属于下游,为其提供出路.

问题三：什么是上中下游产业链 比如电脑销售.

微软是上游包括开发场制,而各地分销商以及批发零售者是中游(DELL很特殊,没有中游,直接销售),而直接接触用户的是下游.

还有另一种.

比如钢铁生产本身是中游,而采矿冶金是其上游,为其提供原料,汽车制造等属于下游,为其提供出路.

问题四：上游产业的产业链 产业链是一个包含价值链、企业链、供需链和空间链四个维度的概念。这四个维度在相互对接的均衡过程中形成了产业链。这种“对接机制”是产业链形成的内模式，作为一种客观规律，它像一只“无形之手”调控着产业链的形成。产业链分为接通产业链和延伸产业链。 接通产业链是指将一定地域空间范围内的断续的产业部门(通常是产业链的断环和孤环形式)借助某种产业合作形式串联起来；延伸产业链则是将一条既已存在的产业链尽可能地向上下游拓展延伸。产业链向上游产业延伸一般使得产业链进入到基础产业环节和技术研发环节，向下游产业拓展则进入到市场拓展环节。产业链的实质就是不同产业企业之间的关联，上下游产业中的企业之间的供给与需求的关系。产业链是产业环上逐级累加的有机统一体，某一链环的累加是对上一环节产业追加劳动力投入、资金投入、技术投入以获取附加价值的过程，链环越移向下游产业，其资金密集性、技术密集性越是明显；链环越是移向上游产业，其资源加工性、劳动密集性越是明显。一般而言，欠发达地区更多地从事资源开采、劳动密集等的上游产业经济活动，其技术含量、资金含量相对较低，其附加价值率也相对较低；发达地区更多地从事深加工、精加工和精细加工等下游产业经济活动，其技术含量、资金含量相对较高，其附加价值率也相对较高。

问题五：上下游产业链的上下关系 上游企业和下游企业是相互依存的。没有上游企业提供的原材料，下游企业犹如巧妇难为无米之炊；若没有下游企业生产制品投入市场，上游企业的材料也将英雄无用武之地。所以，各个行业的上游企业和下游企业都应该同甘共苦、互助互盈、共同生存发展。

问题六：什么是上游产业？那些是下游产业？之间什么关系？ 上游产业指处在整个产业链的开始端，提供原材料和零部件制造和生产的行业。下游产业主要是对原材料进行深加工。各个行业的上游企业和下游企业都应该同甘共苦、互助互盈、共同生存发展。

问题七：什么是中 *** 业？怎么区分上、中、下 *** 业？ 上游：供应商；中游：中间加工商（附加值提升商），下游：最终客户端

例：船舶修造行业：

上游：原材料供应商，船舶结构件制造商；中游：船舶制造厂（组装、喷漆、试航等等）

下游：购船者（船东）

希望对你有帮助

问题八：上下游产业链对行业的影响 怎么分析 各个行业有区别：任何一个行业的兴衰，都离不开上下 *** 业的效应影响。通常，当产业链还不够成熟，各环节、各链条之间的界线还不够清晰时，由一个公司主导进行链条整合，效率是最高的。也就是说，行业的龙头企业在本产业还不成熟时，最好的运营策略就是自己覆盖全部产业链。

比如，目前，汽车生产商所需的配件绝大部分都有其固定的供应商，汽车配件最大的买家是汽配经销商，所占比例超过了八成，也是汽车配件销售主渠道所在。而我国汽配经销商又多集中于汽配城中，据统计，汽车维修所用的配件60%来自于汽配城。我国有大大小小的汽配城数百家家，竞争日趋激烈，且鱼龙混杂，产品质量及售后服务均无法得到保障，容易使人陷入无从选择的盲区。

问题九：石化产业链里的的上游，中游，下游分别指的是什么 上游是指原始资源的勘探，采集

中游是指将采集的资源加以精炼

下游是指，将精炼的能源在生活中进行有效利用。

问题十：什么是上游客户下游客户啊！ 什么，石家庄得宝机械制造是一家专门生产油炸离不开产业链上下游的配合，得宝这几比较注重全市场和客户都可以共享，这样就形成了我们的上游，面向大客户的销售人员，解决方案销售．与客户博弈的种目标类型明确知道．与上游。二、什么是企业的上下游客户 具体点 举个例子 上游客户--提供原材料和零部件的供应商下游客户--订货客户上游产业上游产业指处在整个产业链的开始端，提供原材料和零部件制造和生产的行业。根据微笑曲线理论，上游往往是利润相对丰厚、竞争缓和的行业，原因是上游往往掌握着某种资源，比如矿产，或掌握核心技术，有较高的进入壁垒的行业，因此许多投资者都偏爱上 *** 业的股票。但是，并不是所有产业链都存在微笑曲线，上游也会出现供给过多、竞争加剧的情况，而且比较受制于下游需求的变化，无法主动去开拓新的需求或市场，通常都有明显的周期性。比如整个电子产业链的上游半导体芯片行业，。三、关于可口可乐下游客户与上游供应商之间的支付结算与安全认证物流 上游实际上是你的供应商，上游客户的说法不是很准确下游实际上是你的客户比如，对于一个钢铁厂，那么矿产企业是它的上游，汽车制造、机械加工是它的下游企业.，总公司区域经销商下属分销经销客户资源上游你下游我的理解是任何产业都是一个链条，如果我们是出于中间的某个环节，那么上下游资源分别指我们所处，简单点说上游客户是所有的想买车的意向客户二级经销商相当于开超市的，什么车都卖，区别于4S店集团客户是一些在本地有影响力的企业、公司、 *** 。

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