半導(dǎo)體材料(Semiconductor Material)是一種介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料。它具有較高的電阻率,但在特定條件下可以成為良好的導(dǎo)體。半導(dǎo)體材料在電子學(xué)和光電子學(xué)領(lǐng)域中具有重要作用,例如用于制造晶體管、光電二極管、太陽能電池等電子器件。常見的半導(dǎo)體材料包括硅、鍺、砷化鎵、砷化銦等。半導(dǎo)體材料是支撐半導(dǎo)體工業(yè)的基石,其發(fā)展對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步具有深遠(yuǎn)的影響。
主要包括鍺、硅、硒、硼、碲、銻等,其中硅和鍺的應(yīng)用最為廣泛。上個(gè)世紀(jì)五十年代,鍺在半導(dǎo)體領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位,然而,由于其耐高溫和抗輻射性能較差,逐漸在六十年代后期被硅材料所取代。硅制造的半導(dǎo)體器件具有較好的耐高溫和抗輻射性能,特別適用于大功率器件的制作。因此,硅已成為應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體材料,目前的集成電路大多采用硅材料制造。
元素半導(dǎo)體
![]() | ![]() | ![]() |
硅 7440-21-3 | 硒 67782-49-2 | 鍺 7440-56-4 |
化合物半導(dǎo)體及其固溶體分為二元系(兩種元素組成)、三元系(三種元素組成)、多元系(多種元素組成)半導(dǎo)體材料。
III-V族化合物半導(dǎo)體:這類半導(dǎo)體由III族元素(如鎵、鋁、銦等)和V族元素(如砷、磷、氮等)組成,如氮化鎵(GaN)、磷化鋁(AlP)、砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、砷化鎵磷(GaAsP)、磷化銦鎵(InGaP)等,在光電子學(xué)、微波器件、太陽能電池和集成電路等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。
III-V族化合物半導(dǎo)體
砷化鎵 1303-00-0
磷化銦 22398-80-7
氮化鎵 25617-97-4
II-VI族化合物半導(dǎo)體:這類半導(dǎo)體由II族元素(如鎘、鋅、鎵等)和VI族元素(如硫、硒、氧等)組成,如氧化鋅(ZnO)、硫化鎘(CdS)、硫化鋅(ZnS)、硒化鋅(ZnSe)、硒化鎘(CdSe)等,在光電子學(xué)、太陽能電池、激光器和顯示技術(shù)等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。
III-V族化合物半導(dǎo)體
氧化鋅 1314-13-2
硫化鎘 1306-23-6
硫化鋅 1314-98-3
IV-IV族化合物半導(dǎo)體:這類半導(dǎo)體由IV族元素(如硅、鍺等)組成,如碳化硅(SiC)、鍺化硅(GeSi)等,在太陽能電池、高溫電子器件、射頻功率器件和光電子器件等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。金屬氧化物半導(dǎo)體:這類半導(dǎo)體由金屬和氧元素組成,如氧化鋅(ZnO)、氧化銦銻(IAO)、氧化銦錫(ITO)等,在電子器件、光電子器件、傳感器和儲(chǔ)能設(shè)備等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。
IV-IV族化合物半導(dǎo)體&金屬氧化物半導(dǎo)體
碳化硅 409-21-2
氧化銦錫 50926-11-9
氧化亞銅 1317-39-0
有機(jī)半導(dǎo)體具有成本低、易加工、易調(diào)節(jié)、柔性好等特點(diǎn),在有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、有機(jī)太陽能電池、柔性顯示器、柔性傳感器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,可以為電子學(xué)、光電子學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展提供有力支撐,因此被認(rèn)為是目前最具前景的半導(dǎo)體材料之一。目前可分為三種類型:有機(jī)物、聚合物和給體受體絡(luò)合物,包括萘、蒽、酞菁、聚丙烯、聚苯乙烯和聚二乙烯苯以及堿金屬和蒽的絡(luò)合物等 。
有機(jī)半導(dǎo)體材料
![]() | ![]() | ![]() |
酞菁 183872-57-3 | 聚丙烯 9003-07-0 | 聚苯乙烯 9003-53-6 |
自21世紀(jì)初的《極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝》項(xiàng)目(即“02專項(xiàng)”)到“十二五”規(guī)劃、“十三五”規(guī)劃及各類政策文件,政府部門對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的重視度、支持力度,以及對(duì)相關(guān)企業(yè)的支持力度逐年增強(qiáng)。通過政策、科研專項(xiàng)基金、產(chǎn)業(yè)基金等多種形式,政府為相關(guān)企業(yè)提供支持。在2020年10月發(fā)布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中更是提出了“強(qiáng)化國家戰(zhàn)略科技力量”的方針,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)要從“卡脖子”問題清單和國家重大需求中找出科學(xué)難題。
集成電路產(chǎn)業(yè)一直是我國的一個(gè)發(fā)展瓶頸,我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中的許多材料、設(shè)備、和工藝制造技術(shù)與全球領(lǐng)先水平之間存在著顯著差距。在一些領(lǐng)域,我們明顯處于“受制于人”的境地。突破這些技術(shù)壁壘和瓶頸問題將是踐行“強(qiáng)化國家戰(zhàn)略科技力量”方針的重點(diǎn)之一。
隨著中國大陸晶圓代工產(chǎn)能的提升,尤其是成熟制程產(chǎn)能的快速增長,中國大陸對(duì)中低端半導(dǎo)體材料的市場需求也將隨之上升。這不僅減輕了相關(guān)企業(yè)對(duì)頂尖材料研發(fā)的壓力,還為它們提供了將產(chǎn)品引入晶圓廠商的絕佳機(jī)會(huì)。一旦中國大陸半導(dǎo)體材料企業(yè)成功將現(xiàn)有產(chǎn)品引入市場并獲得穩(wěn)定持續(xù)的訂單后,便可以進(jìn)入業(yè)務(wù)發(fā)展的良性循環(huán)中。有了可觀的持續(xù)現(xiàn)金流,它們才有足夠的資金投入更高端產(chǎn)品的研發(fā),并有望依靠自主研發(fā)能力突破尖端技術(shù)障礙。此外,部分企業(yè)已開始在先進(jìn)制程所需的高尖端半導(dǎo)體材料市場,比如ArF光刻膠和高端電子特氣領(lǐng)域,進(jìn)行布局,相關(guān)半導(dǎo)體材料產(chǎn)品已逐步滲透至高端領(lǐng)域。
根據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì),2022年中國臺(tái)灣和中國大陸合計(jì)占據(jù)了超過45%的半導(dǎo)體材料市場,占比分別約為27.7%和17.8%。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)及測算,預(yù)計(jì)到2023年,中國大陸半導(dǎo)體材料市場規(guī)模將達(dá)到1024億元,相對(duì)應(yīng)2017-2023年的復(fù)合年增長率約為11.8%,顯著高于全球半導(dǎo)體材料市場的年均增速。然而,根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的需求來看,盡管中國大陸目前半導(dǎo)體材料市場規(guī)模居全球第二且增速較高,但由于晶圓代工技術(shù)能力的限制,整體半導(dǎo)體材料產(chǎn)品需求仍集中于中低端。同時(shí),從供給方面來看,盡管我國部分中低端半導(dǎo)體材料的自足能力逐步提升,但在高端半導(dǎo)體材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售方面仍存在較大不足。
資料來源:中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測