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半導體的發展范文1

綜合半導體廠商的聲音

作為曾經半導體行業的霸主，諸多綜合半導體廠商近年來逐漸收縮自己的產業線，集中優勢在某幾個具有突出優勢的技術領域，確保企業的利潤維持在較高水平。

英飛凌科技

英飛凌科技(中國)有限公司總裁兼執行董事尹懷鹿認為，在功率電子領域，發展的主要驅動力是提高能效和功率密度，比如降低導通電阻和開關損，耗。封裝技術也是實現差異化的一個重要方面。依靠XT這種新的IGBT模塊連接技術，英飛凌進行了一系列創新。，XT技術將IGBT模塊的使用壽命提高10％，這對于如商用車以及風能發電站等強大應用來說尤其重要。

2011年，莫飛凌將繼續專注于三個領域；高能效、移動性和安全性。英飛凌擁有功率半導體、功率模塊、模擬IC、傳感器、微控制器、芯片卡和安全IC等完善產品，在汽車、電源、芯片卡等目標市場排名靠前，并相信這些市場將在2011年一如既往地為公司帶來市場機會。為了應對汽車電子系統的挑戰，英飛凌開發了汽車級的IGBT模塊。這些汽車專用的IGBT模塊充分考慮了以上的技術挑戰、在設計和生產時作出了充足的保護安排，在認證和測試時也進行了全面的考慮。英飛凌預計，2011年新能源的發展將進一步加速、尤其是風能和太陽能。

在家電、開關電源系統(sMPS)和照明領域，向更高的能源效率發展以降低能源消耗的趨勢非常明顯。

飛思卡爾

飛恩卡爾半導體副總裁兼亞洲區總經理汪凱博士介紹，混合動力系統正在經歷快速的發展和變化，公司正在積極地利用MCU和模擬方面的技術幫助客戶開發這類產品。在安全方面，安全氣囊、穩定控制、壓力監測等被動安全系統得到了進一步的部署。未來幾年內，主動安全系統，如盲點檢測、自適應巡航控制、車道偏離警告以及交通標志和基礎架構檢測、車對車通信等將成為主流趨勢。汽車市場中令人矚目的增長領域之一就是信息娛樂和駕駛員信息系統，如語音通信和影院級視聽娛樂系統。這些都會對消費者購買決策產生較大影響。

飛思卡爾微處理器的一項關鍵應用就是提高能源效率。眾所周知。能源效率是工程設計人員面臨的最嚴峻的挑戰之一，中國政府正在大力投資建設新的發電廠，以及發展風能、太陽能等可再生能源。要利用這些新型能源、需要一種智能電網來處理可再生能源的混合發電。智能電表將成為在家庭、企業和公用事業公司之間建立互聯智能的重要一步。目前，全球對基礎設施的投資已經超過2萬億美元。展望未來，這種互聯智能將實現設備的協同工作，改善家庭、工廠和公用事業的配電效率。隨著人口的持續增長和人們生活水平的提高，對于更加便攜的媒體設備的要求也在持續增長。此外，智能家庭網絡與新的個人醫療器件連接的需求也在不斷增加。

恩智浦

恩智浦半導體總裁兼首席執行官Rick Clemmer總結了推動電子產品增長的四大宏觀趨勢。能效不斷提高；價格合理及個性化醫療保健；舒適、高效及安全的移動設施；以及低功耗，針對不同用途的安全應用。通過芯片創新，半導體行業為確保這些宏觀趨勢的需求得以滿足、使這些新型智能應用成為現實的作用至關重要。每一個趨勢需求下都有一些急需突破的新的熱門技術，雖然這些技術目前還處于不同的發展階段，但都旨在改變我們日常生活中的各處應用。尤其值得一提的是，近距離無線通信(NFC)技術在智能手機中的應用可將手機變為錢包。諾基亞公司已經公開宣布，2011年其將推出的所有智能手機中都會包含NBC功能。另外一個增長領域是高性能射頻技術，主要是無線基站的開發，以使支持無線連接終端和所傳輸的數據量持續激增。此外、取代白熾燈泡的可調光、節能緊湊型熒光燈(CFL)使用的IC驅動器也將會是2011年的一個增長領域。

高性能混合信號技術對于實現新摩爾定律領域的新一代半導體創新至關重要，高性能混合信號是指一類能夠充分利用數字與模擬世界優勢的產品及基于處理模擬和數字兩種信號的優化混合。有效處理現實世界中信號的能力有賴于射頻技術、模擬背板的高電壓、電源以及數字處理能力。當優化的工藝與封裝技術相結合時，我們就可實現高性能、高效率和多用途。

富士通半導體

近兩年，隨著中國政府擴大內需等一系列政策的成功實施，半導體市場也保持著強勁的增長勢頭。2011年富士通半導體亞太區市場部副總裁鄭國威持續看好汽車、消費電子、LED照明，可再生資源，LTE／4G終端，鋰電池、物聯網等應用。從科技發展角度看，富士通將持續看好新能源開發、節能電源管理、變頻技術、LTE以及USB3.0等技術的發展。隨著便攜裝置小型化多功能的發展趨勢，節能、綠色電源的呼聲越來越高，要求電源管理技術必須提高電源效率、降低待機功耗，向智能化、數字化方向發展。這主要表現在以下幾個方面：一是電源管理芯片的智能化，純模擬的電源管理芯片已經很難滿足更多的智能化控制和小型化要求，與微控制器逐步實現整合將會是一個趨勢：二是數字電源依然是一個發展方向，雖然現有數字電源還有一定的技術瓶頸有待突破，但相信只是時間問題；三是應用方面主要體現在耐高壓和超高壓的需求增長迅猛，特別是在節能環保方面，如LBD和太陽能相關應用。最后就趨勢來看動力電池中的鋰電池對電源管理要求極高，隨著市場的不斷升溫，大規模鋰電池組將會推動新一輪的電源管理芯片研發熱潮。

在汽車電子領域，重點關注的市場應用包括電機控制、電子助力轉向系統、夜視系統、線控等應用。在數字電視領域，富士通認為在未來5年內將會有更多的新技術應用到電視／機頂盒中，如3D、視頻電話、WiFi無 線、DLNA等。

模擬電源

由于模擬和電源技術的特殊性，因此在這次金融危機過程中，受到的沖擊反而最小，甚至很多公司逆勢上揚，保持高額的盈利。在恢復期，這些專注模擬和電源技術的廠商又有哪些新的戰略側重?

凌力爾特

半導體市場和模擬產品具有真正的國際性。新興市場的發展和工業化、帶寬需求的增長以及行業專注于提高能效，這些因素都將繼續促進半導體行業的全球化。凌力爾特公司首席執行官Lothar Maier坦言，從公司的角度來看，市場增長的驅動力將來自工業、通信和汽車市場。發展中國家正在建設工業基礎設施。而發達國家正在重建工業基礎設施，以提高生產率和效率。目前人們預測，模擬市場中的工業市場段將以近35％的增長率增長。而且由于需要對工業基礎設施持續投資，因此工業市場段還將是增長最快的模擬市場中細分市場之一。

通過有線和無線網絡傳播的話音、數據和視頻內容日益增多，這持續不斷地促進對更多通信帶寬的需求，因此通信市場的增長也將比市場的總體增長快。由于通信市場努力追求更高的性能、集成度、靈活性和能效，因此這個市場非常重視產品創新。通信市場現在已經發展成一個全球市場了。新興市場正在建立GSM網絡，3G網絡越來越多地支持數據和視頻，以適合智能電話和平板電腦，4G／LTB網絡正在建設中，這些都推動著通信技術不斷進步。

最后是汽車市場。汽車市場有可能成為使模擬產品市場增長的重要市場，而且該市場需要能在嚴酷的汽車環境中工作的、獨特的模擬產品。汽車市場需要能改進行車安全、駕駛員舒適度和方便性、以及燃料利用效率的產品，對這類產品的需求出現了爆炸性的增長。

美國國家半導體

美國國家半導體總裁兼首席執行官Donald Macleod將產品重點專注于兩大市場：其一是廣大的工業產品市場，其中包括工廠自動化系統、測試和測量設備、以及汽車電子系統等產品：另一個關注熱點是無線手機及個人移動設備的產品市場。此外，我們認為從中長線的發展角度來看。太陽能系統、LED照明系統和電池管理系統等產品市場具有較大的發展潛力。目前的市場發展趨勢顯示，半導體產品必須具備高能源效率及易于使用這兩大優點，才可滿足市場需求。越來越多的企業希望他們的電子系統能進一步減少能耗，以及產生更少熱能。此外，他們也想盡快將新產品推出市場。其實這個夢想也不難實現，因為他們只要采用一些較易融入系統設計的元器件，并借助各種網上及離線式設計工具，便可輕易完成系統設計，迅速將產品推出市場。這些需求是帶動市場發展的動力，而美國國家半導體在這些方面都有技術優勢，可以輕易滿足這些需求。

ADI

ADI亞太區行業市場總監周文勝比較看好兩個支柱產業，兩個新興產業和一個機會產業。兩個支柱產業：通信和基礎建設(包括智能電網、交通、公路建設等)。兩個新興產業：汽車電子和醫療電子。一個機會產業：就是消費電子，消費電子產品的變化蘊藏了巨大的成長機遇。

未來感知器和人機界面的需求會越來越多，同時對轉換器的需求也不僅僅在應用領域，而是會創造出更多更新的可能性。就醫療電子來說，通過高精度的轉換器或者通過提升轉換器的其他性能，可以讓醫生看到心臟里面的微小血管。從切面組合起來的立體圖來判斷心臟的微小血管中有沒有堵塞，堵塞點的確切位置以及造成堵塞的原因。這些相輔相成的技術很大程度上取決于靈敏度更高的感知器和分辨率更高、速度更快的轉換器技術。高性能多通道轉換器是未來轉換器技術的大趨勢。更多特性及功能被集成到轉換器中，以便將最終系統中的總體元件數量減至最少。

這些應用領域將呈現出更多出色和新興的功能，同時追求更低功耗。這種看似不一致的趨勢將一直持續，原因不僅是電池供電消費產品的推動、因為諸如手持式超聲設備和智能水表等各種各樣的設備向便攜化發展：此外，即使非便攜的市電供電設備也呈現這個趨勢，因為當今的市場環境強調通過“綠色”設計來滿足全球性的節能降耗要求，降低整體系統功耗。并減少運行成本和擁有成本。

Triqujnt

無線技術的發展與普及，給RF廠商廣闊的市場機遇，特別是隨著無線傳輸速率不斷提升，對RF器件的要求也愈發嚴格。TriQuint公司利用先進流程，采用砷化鎵、SAW(表面聲波)、BAW(體聲波)技術等，制造標準和定制產品，為包括無線電話、基站、寬頻通信和國防等應用領域提供解決方案，憑借先進的技術、產品與服務確立了自己在射頻設計領域的領先地位。其元器件具有設計周期更快、性能更高、零件數量更少以及解決方案總成本更低的特點。

Triquint中國區總經理熊挺介紹，Trlquint一直強調以模擬技術領先為核心，力爭在頻域、線性和功耗等幾個方面將射頻性能做到最好，以滿足客戶的性能要求。作為少數幾個可以做全射頻解決方案(包括功放、開關和濾波器)的公司，可以更好地迎合各種標準和客戶的具體要求，提供給客戶完整、高效、低成本的全射頻產品模塊解決方案。為了應對后3G甚至4G時代更高速射頻傳輸吞吐量對射頻模塊要求的重要技術創新，Triquint一方面通過工藝的研發解決了最重要的線性問題挑戰，另一方面則提升了核心產品的效率，如推出支持所有3G頻率的單個PA(功放)，不僅節省了寶貴的板上空間，而且簡化了設計。同時，Triquint還致力于提供更高性能的基站末級放大產品的研發，更有效適應3G對不同基站的產品需求。

嵌入式系統與FPGA

嵌入式系統是近年來發展最為迅速的半導體產品，也是最接近消費者的半導體應用芯片。在未來10年內，必將保持著長期持久旺盛的增長空間。

Microchip

Microchip全球銷售與應用副總裁Mitch Little介紹，半導體行業的各項運營指標都穩定保持在較高的水平，并伴有正常的季節性趨勢變化，對于2011年的預期出貨量，則眾說紛紜。我的看法是，世界經濟已經步入了一種全球范圍內的低增長模式，2011年半導體行業整體出貨量大致會增長5％～10％。

這樣的趨勢促使市場對功能更強。外形更小的產品的需求源源不斷。對半導體產品的基本要求還有降低功耗，延長電池壽命，以及采用更加直觀的顯示技術。

醫療創新為明年的市場發展提供了良好前景。由于本年度全球范圍內新汽車的產量迅猛增加，車用半導體在市場中的份額會持續增長。隨著智 能手機的發展和平板產品的擴大，消費類移動電子設備的數量急劇上升，不難預計，這必將推動對嵌入式半導體產品的持續需求。為了推進這些應用的增長，半導體制造商需要持續在窖戶新產品開發周期中的所有環節提供極高水準的技術支持，幫助客戶縮短其產品上市H寸間，在低風險環境下開發其產品，并降低其系統總成本。賽靈思

賽靈思非常看好FPGA技術的發展，因為：

1.全球經濟、技術和市場力量的共同作用開創了一個全新的電子時代，可編程性成為世界級系統公司有效開展競爭的必備條件。在這樣一個市場機會不斷萎縮、市場需求反復無常、工程預算受到諸多限制、ASIC和ASSP的一次性工程成本日益攀升、以及復雜性和風險不斷增加的商業環境中，可編程平臺已經成為企業滿足日益苛刻的產品需求的唯一可行途徑。

2.這種趨勢在各種不同的最終市場中都可以看到，包括航空航天、汽車、消費電子、工業、醫療、科技、有線及無線通信。

3.FPGA尤其適合于高端DSP和網絡處理應用。需要實時處理的數據量猛增。給傳統處理器架構帶來了數據傳輸瓶頸。相比之下，FPGA采用分布式存儲架構，能夠使數據盡可能地接近算術和邏輯，同時保證比傳統處理器大若干數量級的存儲帶寬。再結合各種軟件和工具，FPGA可以在每個電子器件中實現可編程性、性能、連接和高能效。

展望未來，FPGA行業的市場前景一片光明。IC lnsight預測。在2010年，該行業的市場增長率將在45％以上，達到48億美元。而到2014年，這個是市場將進一步增加到70億美元，相比2009年增加一倍多，是整個半導體行業增速最快的第三位。

睞迪思

萊迪思半導體公司總裁兼首席執行官Darin G.Billerbeck預計2011年可編程邏輯行業將會有四大主流趨勢。第一大趨勢是多功能、低成本、低功耗且能夠提供強大的性能和先進功能的可編程器件市場將繼續增長。

第二大趨勢將是電路板日趨復雜，這使得傳統的功耗和電路板管理方法一一使用多種分立元件一一變得笨拙且不可靠。電路板和系統設計人員現在轉而使用可編程這個唯一可行的方式來處理這種復雜性。

2011年的第三大趨勢是將會有越來越多的人認識到，大多數客戶既不需要也不會受益于基于最先進的工藝節點和最快速度SerDes的超高密度FPGA。這一趨勢將推動低成本、低功耗FPGA在各種傳統有線和無線應用市場的快速普及。

最后，在2011年，使用更小的工藝節點，如40nm和28nm制造技術，仍將成為可編程邏輯器件的一大熱點。然而，與其他“先進”的特性相同，大多數客戶并不需要基于這類更小工藝節點制造的高速器件。事實上，使用小工藝節點并不會自動降低器件功耗或價格一可編程邏輯市場的兩大趨勢。

醫療電子

隨著人們對健康的關注度逐漸提升，與健康有關的醫療電子市場將保持持久旺盛的市場需求，艾默生網絡能源公司嵌入式計算事業部嵌入式醫療技術全球業務總監Clayton Tucker認為，　“數字化醫療”時代正向我們走來，主要表現在兩個方面：數字化的醫療設備和數字化的網絡信息系統。所謂數字化的醫療設備，即數據采集、處理、存儲與傳輸等過程均以計算機技術為基礎，在計算機軟件下工作的醫療設備，如CT、MILl、彩超、數字X線機(DR)等醫療設備，這些設備可以將所采集的信息進行存儲、處理及傳送。網絡信息系統以醫院信息管理系統(HIS)、電子病歷(EMR)、實驗室信息管理系統(LIS)、醫學影像系統(PACs)以及放射信息管理系統(RIS)為主要應用的綜合性信息系統。隨著醫療數據規模的直線攀升，為了有效存儲、傳輸和利用相關數據，醫療數據中心紛紛建立，并逐漸成為醫院業務的重要支撐。

展望2011，ClaytonTucker認為，公司首先會在領先的醫療影像領域繼續發揮多年的優勢，抓住市場機遇，同時將醫療設備推廣到更多的中小診所應用，甚至個人用戶的健康終端，比如致力于超聲系統的平民化和家庭移動監護設備等。另一方面則是醫療信息系統的構建，特別是對于中國這樣的醫療資源缺口嚴重的國家，提升醫療信息化建設是短期內提高就醫效率、擴大輻射人群、有效提升全民素質的關鍵。通過專業化的定制平臺，艾默生可以幫助客戶節省6-18個月的產品研發周期。

車用連接器

電動汽車的出現帶給了整個汽車電子產業全新的機遇，特別是車用連接器市場的發展。因應汽車電子設備的發展，連接器是車用器件中發展最快的市場，德爾福不僅致力于車用連接器市場的研發，更是將中國作為其全球連接器產品的總部和生產基地。

德爾福公司亞太區兼中國區總裁、連接器系統全球總裁艾博彬將汽車電子消費市場概括為三大趨勢――綠色、安全，連通。其中汽車的動力總成、電路數據轉向、不同電壓下的直流／交流轉換器等等都需要連接器來幫助，而且連接器不僅要傳輸電能還要傳輸信號。在生活中有各種各樣的長波，針對如何準確地傳遞信號，德爾福有獨有的濾波技術，這對控制器本身的設計、性能以及強度的提升會大有幫助。

為適應全球的環境挑戰。要減少燃油性汽車的使用，使用混合動力汽車甚至使用全電動汽車對連接器有很高的要求。德爾福為連接器做了防護和電磁兼容的優化設計，使得大電流雜波不會散發出來。連接器擁有高電壓互鎖回路，有效防止高電壓的電弧損傷。值得一提是CODA全電動車的高壓電氣中心，這個產品是高壓配套系統，該產品是中國團隊本土研發、本土生產并將銷往美國的一項產品，真正實現了中國技術向海外的輸出。汽車安全方面，引擎控制模塊可以傳輸引擎的狀態以及駕駛員油門的信號，通過傳輸優化信號，使得引擎壽命延長。電子探測雷達模塊可以探測信號：安全氣囊的乘客檢測控制連接器將會自動識別座位上乘客的情況，并將信號傳遞給安全氣囊。在連通方面，為滿足客戶需求，德爾福為連接器開發了高速數據傳輸功能，并且能夠確保其壽命與汽車保持一致。目前，在一部高端混合動力和純電動汽車上，連接器產品的價值高達300美元以上。

存儲

過去幾年，存儲器市場經歷了前所未有的低潮，在一場拼血存活的角逐之后，終于迎來了產業的又一次盈利。誠然，大浪淘沙之后，產業格局也已經物是人非。

美光(Microm)科技全球銷售副總裁Mark Adams認為客戶期望美光更好地了解他們本身的應用需求，確保存儲器解決方案符合他們的要求，在更爹睛況下，幫助他們解決技術難題。從規模上看，手機特別是智能手機使 消費習慣發生一次巨變，給參與這個市場上的眾多企業帶來巨大商機。

2011年，美光將會獲得很多與以往的只專注臺式機、服務器和網絡設備略有不同的戰略性市場機遇。其中固態硬盤(SSD)繼續醞釀巨大商機。固態硬盤細分為兩個市場：客戶級固態硬盤和企業級固態硬盤。兩種產品都有各自的特色和規格，最終會給這兩個市場的參與者創造贏利機會。

雖然存儲器市場不乏有前景的技術，但是Mark認為只有相變存儲器(PCM)才能真正解決客戶今天遭遇的和未來面臨的手機存儲器和固態硬盤的性能問題，2010年收購恒憶讓美光獲得了業內獨一無二的技術和產品組合。在NAND閃存市場的領先地位讓美光能夠為手機和嵌入式市場研發強大的產品組合。美光的產品開發計劃涵蓋消費電子和通信／網絡等不同的目標市場。

隨著近幾年存儲器市場趨于成熟，擴展產品組合成為美光的一條核心戰略。美光感覺，在滿足客戶需求方面，技術單一的企業難以抗衡多元化解決方案提供商。

半導體制造

摩爾定律一直在前進，半導體的生產工藝也不斷前行，2011年整個半導體的工藝又將提升一代。隨著產能需求的提升，半導體設備和制造廠商也紛紛瞄準全新的機遇。

臺積電(中國)有限公司總經理陳家湘相信高效能、低耗電及更微小尺寸將是未來半導體技術的三大發展趨勢。因為目前便攜式電子產品已成為市場主流，因此集成電路的尺寸勢必朝更微小化發展，而且還須配備低耗電、更長效電池與更高效能的處理器，來快速處理更大量的運算需求。因此需要更先進的制程技術來制造更快速、更低臨界電壓㈤、更低漏電的更小元件。

TSMC未來除了會繼續向摩爾定律推進外，同時也會在超越摩爾定律(More than Moore's)方面發展特殊技術，以滿足客戶更多樣的需求。在摩爾定律方面，28nm技術將是未來一、二年半導體尖端的技術。由于Gate，Last(閘極最后)技術具有同時兼顧P，型及N－型晶管體臨界電壓(vt)調整的最佳優勢，TSMC已宣布在高效能及低耗電制程，為客戶采用Gate-Last技術。在超越摩爾定律方面。TSMC目前也積極發展特殊技術以因應客戶在芯片功能上的多樣要求。

此外，TSMc也積極鉆研先進封裝技術，例如仲介層(Interposer)以及三維芯片(3D Ic)的發展。2010年，TSMC已為客戶的28nm FPGA是供了最先進的硅穿孔(Through SiliconVia)以及硅仲介層(sflicon Interposer)的芯片驗證(prototyping)服務。

制造廠非常看好未來的前景，為其提供設備的設備廠自然應對客戶的需求，不斷提高自己產品的性能。

應用材料公司推出Applied CentrisAdvantEdge Mesa高度智能化與速度最快的硅蝕刻系統，適用于最先進的存儲器和邏輯芯片的量產制造。Centris系統有8個制程反應室，包含6個蝕刻制程反應室和2個電漿清洗制程反應室，讓系統每小時能處理180片晶圓，促使單片晶圓的成本最多可減少30％。與市場現有的半導體蝕刻系統相比，Centris系統每年所節省的電力、水和天然氣消耗，基本上相當于3噸左右的二氧化碳排放量。

科天(KLA-Tencor)中國區技術總監任建字博士介紹，半導體技術的不斷演進，讓半導體制造的良率品質管理越來越復雜。作為最精密的生產工藝，10年來半導體制造的檢測精度增加了10倍多，現在已經必須達到1個原子大小的精度才能保證最后的良率出色。特別是當光波長小于193nm之后，容易產生霧狀現象加大了對光刻系統檢測的難度。這就需要對掩膜板進行更好的檢測。針對28nm和2.2nm設備，科天完善了其Tera系列產品。男一方面，在45nm工藝以后，與代工廠合作參與設計過程的檢測，將設計信息加載到檢測基臺上，能夠更有效檢測缺陷發生在哪里，是否可以修復等問題，從而提高檢溯效率。

半導體的發展范文2

在半導體產業的發展中，一般將硅、鍺稱為第一代半導體材料;將砷化鎵、磷化銦、磷化鎵等稱為第二代半導體材料;而將寬禁帶eg2.3ev的氮化鎵、碳化硅和金剛石等稱為第三代半導體材料。本文介紹了三代半導體的性質比較、應用領域、國內外產業化現狀和進展情況等。

關鍵詞

半導體材料;多晶硅;單晶硅;砷化鎵;氮化鎵

1前言

半導體材料是指電阻率在107Ωcm10-3Ωcm，界于金屬和絕緣體之間的材料。半導體材料是制作晶體管、集成電路、電力電子器件、光電子器件的重要基礎材料[1]，支撐著通信、計算機、信息家電與網絡技術等電子信息產業的發展。電子信息產業規模最大的是美國和日本，其2002年的銷售收入分別為3189億美元和2320億美元[2]。近幾年來，我國電子信息產品以舉世矚目的速度發展，2002年銷售收入以1.4億人民幣居全球第3位，比上年增長20，產業規模是1997年的2.5倍，居國內各工業部門首位[3]。半導體材料及應用已成為衡量一個國家經濟發展、科技進步和國防實力的重要標志。

半導體材料的種類繁多，按化學組成分為元素半導體、化合物半導體和固溶體半導體;按組成元素分為一元、二元、三元、多元等;按晶態可分為多晶、單晶和非晶;按應用方式可分為體材料和薄膜材料。大部分半導體材料單晶制片后直接用于制造半導體材料，這些稱為“體材料”;相對應的“薄膜材料”是在半導體材料或其它材料的襯底上生長的，具有顯著減少“體材料”難以解決的固熔體偏析問題、提高純度和晶體完整性、生長異質結，能用于制造三維電路等優點。許多新型半導體器件是在薄膜上制成的，制備薄膜的技術也在不斷發展。薄膜材料有同質外延薄膜、異質外延薄膜、超晶格薄膜、非晶薄膜等。

在半導體產業的發展中，一般將硅、鍺稱為第一代半導體材料;將砷化鎵、磷化銦、磷化鎵、砷化銦、砷化鋁及其合金等稱為第二代半導體材料;而將寬禁帶eg2.3ev的氮化鎵、碳化硅、硒化鋅和金剛石等稱為第三代半導體材料[4]。上述材料是目前主要應用的半導體材料，三代半導體材料代表品種分別為硅、砷化鎵和氮化鎵。本文沿用此分類進行介紹。

2主要半導體材料性質及應用

材料的物理性質是產品應用的基礎，表1列出了主要半導體材料的物理性質及應用情況[5]。表中禁帶寬度決定發射光的波長，禁帶寬度越大發射光波長越短藍光發射;禁帶寬度越小發射光波長越長。其它參數數值越高，半導體性能越好。電子遷移速率決定半導體低壓條件下的高頻工作性能，飽和速率決定半導體高壓條件下的高頻工作性能。

硅材料具有儲量豐富、價格低廉、熱性能與機械性能優良、易于生長大尺寸高純度晶體等優點，處在成熟的發展階段。目前，硅材料仍是電子信息產業最主要的基礎材料，95以上的半導體器件和99以上的集成電路ic是用硅材料制作的。在21世紀，可以預見它的主導和核心地位仍不會動搖。但是硅材料的物理性質限制了其在光電子和高頻高功率器件上的應用。

砷化鎵材料的電子遷移率是硅的6倍多，其器件具有硅器件所不具有的高頻、高速和光電性能，并可在同一芯片同時處理光電信號，被公認是新一代的通信用材料。隨著高速信息產業的蓬勃發展，砷化鎵成為繼硅之后發展最快、應用最廣、產量最大的半導體材料。同時，其在軍事電子系統中的應用日益廣泛，并占據不可取代的重要地位。

gan材料的禁帶寬度為硅材料的3倍多，其器件在大功率、高溫、高頻、高速和光電子應用方面具有遠比硅器件和砷化鎵器件更為優良的特性，可制成藍綠光、紫外光的發光器件和探測器件。近年來取得了很大進展，并開始進入市場。與制造技術非常成熟和制造成本相對較低的硅半導體材料相比，第三代半導體材料目前面臨的最主要挑戰是發展適合gan薄膜生長的低成本襯底材料和大尺寸的gan體單晶生長工藝。

主要半導體材料的用途如表2所示。可以預見以硅材料為主體、gaas半導體材料及新一代寬禁帶半導體材料共同發展將成為集成電路及半導體器件產業發展的主流。

3半導體材料的產業現狀

3.1半導體硅材料

3.1.1多晶硅

多晶硅是制備單晶硅和太陽能電池的原料，主要生產方法為改良西門子法。目前全世界每年消耗約18000t25000t半導體級多晶硅。2001年全球多晶硅產能為23900t，生產高度集中于美、日、德3國。美國先進硅公司和哈姆洛克公司產能均達6000t/a，德國瓦克化學公司和日本德山曹達公司產能超過3000t/a，日本三菱高純硅公司、美國memc公司和三菱多晶硅公司產能超過1000t/a，絕大多數世界市場由上述7家公司占有。2000年全球多晶硅需求為22000t，達到峰值，隨后全球半導體市場滑坡;2001年多晶硅實際產量為17900t，為產能的75左右。全球多晶硅市場供大于求，隨著半導體市場的恢復和太陽能用多晶硅的增長，多晶硅供需將逐步平衡。

我國多晶硅嚴重短缺。我國多晶硅工業起步于50年代，60年代實現工業化生產。由于技術水平低、生產規模太小、環境污染嚴重、生產成本高，目前只剩下峨嵋半導體材料廠和洛陽單晶硅廠2個廠家生產多晶硅。2001年生產量為80t[7]，僅占世界產量的0.4，與當今信息產業的高速發展和多晶硅的市場需求急劇增加極不協調。我國這種多晶硅供不應求的局面還將持續下去。據專家預測，2005年國內多晶硅年需求量約為756t，2010年為1302t。

峨嵋半導體材料廠和洛陽單晶硅廠1999年多晶硅生產能力分別為60t/a和20t/a。峨嵋半導體材料廠1998年建成的100t/a規模的多晶硅工業性生產示范線，提高了各項經濟技術指標，使我國擁有了多晶硅生產的自主知識產權。該廠正在積極進行1000t/a多晶硅項目建設的前期工作。洛陽單晶硅廠擬將多晶硅產量擴建至300t/a，目前處在可行性研究階段。

3.1.2單晶硅

生產單晶硅的工藝主要采用直拉法cz、磁場直拉法mcz、區熔法fz以及雙坩鍋拉晶法。硅晶片屬于資金密集型和技術密集型行業，在國際市場上產業相對成熟，市場進入平穩發展期，生產集中在少數幾家大公司，小型公司已經很難插手其中。

目前國際市場單晶硅產量排名前5位的公司分別是日本信越化學公司、德瓦克化學公司、日本住友金屬公司、美國memc公司和日本三菱材料公司。這5家公司2000年硅晶片的銷售總額為51.47億元，占全球銷售額的70.9，其中的3家日本公司占據了市場份額的46.1，表明日本在全球硅晶片行業中占據了主導地位[8]。

集成電路高集成度、微型化和低成本的要求對半導體單晶材料的電阻率均勻性、金屬雜質含量、微缺陷、晶片平整度、表面潔凈度等提出了更加苛刻的要求詳見文獻[8]，晶片大尺寸和高質量成為必然趨勢。目前全球主流硅晶片已由直徑8英寸逐漸過渡到12英寸晶片，研制水平達到16英寸。

我國單晶硅技術及產業與國外差距很大，主要產品為6英寸以下，8英寸少量生產，12英寸開始研制。隨著半導體分立元件和硅光電池用低檔和廉價硅材料需求的增加，我國單晶硅產量逐年增加。據統計，2001年我國半導體硅材料的銷售額達9.06億元，年均增長26.4。單晶硅產量為584t，拋光片產量5183萬平方英寸，主要規格為3英寸6英寸，6英寸正片已供應集成電路企業，8英寸主要用作陪片。單晶硅出口比重大，出口額為4648萬美元，占總銷售額的42.6，較2000年增長了5.3[7]。目前，國外8英寸ic生產線正向我國戰略性移動，我國新建和在建的f8英寸ic生產線有近10條之多，對大直徑高質量的硅晶片需求十分強勁，而國內供給明顯不足，基本依賴進口，我國硅晶片的技術差距和結構不合理可見一斑。在現有形勢和優勢面前發展我國的硅單晶和ic技術面臨著巨大的機遇和挑戰。

我國硅晶片生產企業主要有北京有研硅股、浙大海納公司、洛陽單晶硅廠、上海晶華電子、浙江硅峰電子公司和河北寧晉單晶硅基地等。有研硅股在大直徑硅單晶的研制方面一直居國內領先地位，先后研制出我國第一根6英寸、8英寸和12英寸硅單晶，單晶硅在國內市場占有率為40。2000年建成國內第一條可滿足0.25μm線寬集成電路要求的8英寸硅單晶拋光片生產線;在北京市林河工業開發區建設了區熔硅單晶生產基地，一期工程計劃投資1.8億元，年產25t區熔硅和40t重摻砷硅單晶，計劃2003年6月底完工;同時承擔了投資達1.25億元的863項目重中之重課題“12英寸硅單晶拋光片的研制”。浙大海納主要從事單晶硅、半導體器件的開發、制造及自動化控制系統和儀器儀表開發，近幾年實現了高成長性的高速發展。

3.2砷化鎵材料

用于大量生產砷化鎵晶體的方法是傳統的lec法液封直拉法和hb法水平舟生產法。國外開發了兼具以上2種方法優點的vgf法垂直梯度凝固法、vb法垂直布里支曼法和vcz法蒸氣壓控制直拉法，成功制備出4英寸6英寸大直徑gaas單晶。各種方法比較詳見表3。

移動電話用電子器件和光電器件市場快速增長的要求，使全球砷化鎵晶片市場以30的年增長率迅速形成數十億美元的大市場，預計未來20年砷化鎵市場都具有高增長性。日本是最大的生產國和輸出國，占世界市場的7080;美國在1999年成功地建成了3條6英寸砷化鎵生產線，在砷化鎵生產技術上領先一步。日本住友電工是世界最大的砷化鎵生產和銷售商，年產gaas單晶30t。美國axt公司是世界最大的vgf

gaas材料生產商[8]。世界gaas單晶主要生產商情況見表4。國際上砷化鎵市場需求以4英寸單晶材料為主，而6英寸單晶材料產量和市場需求快速增加，已占據35以上的市場份額。研制和小批量生產水平達到8英寸。

我國gaas材料單晶以2英寸3英寸為主，

4英寸處在產業化前期，研制水平達6英寸。目前4英寸以上晶片及集成電路gaas晶片主要依賴進口。砷化鎵生產主要原材料為砷和鎵。雖然我國是砷和鎵的資源大國，但僅能生產品位較低的砷、鎵材料6n以下純度，主要用于生產光電子器件。集成電路用砷化鎵材料的砷和鎵原料要求達7n，基本靠進口解決。

國內gaas材料主要生產單位為中科鎵英、有研硅股、信息產業部46所、55所等。主要競爭對手來自國外。中科鎵英2001年起計劃投入近2億資金進行砷化鎵材料的產業化，初期計劃規模為4英寸6英寸砷化鎵單晶晶片5萬片8萬片，4英寸6英寸分子束外延砷化鎵基材料2萬片3萬片，目前該項目仍在建設期。目前國內砷化鎵材料主要由有研硅股供應，2002年銷售gaas晶片8萬片。我國在努力縮小gaas技術水平和生產規模的同時，應重視具有獨立知識產權的技術和產品開發，發展我國的砷化鎵產業。

3.3氮化鎵材料

gan半導體材料的商業應用研究始于1970年，其在高頻和高溫條件下能夠激發藍光的特性一開始就吸引了半導體開發人員的極大興趣。但gan的生長技術和器件制造工藝直到近幾年才取得了商業應用的實質進步和突破。由于gan半導體器件在光電子器件和光子器件領域廣闊的應用前景，其廣泛應用預示著光電信息乃至光子信息時代的來臨。

2000年9月美國kyma公司利用aln作襯底，開發出2英寸和4英寸gan新工藝;2001年1月美國nitronex公司在4英寸硅襯底上制造gan基晶體管獲得成功;2001年8月臺灣powdec公司宣布將規模生產4英寸gan外延晶片。gan基器件和產品開發方興未艾。目前進入藍光激光器開發的公司包括飛利浦、索尼、日立、施樂和惠普等。包括飛利浦、通用等光照及汽車行業的跨國公司正積極開發白光照明和汽車用gan基led發光二極管產品。涉足gan基電子器件開發最為活躍的企業包括cree、rfmicrodevice以及nitronex等公司。

目前，日本、美國等國家紛紛進行應用于照明gan基白光led的產業開發，計劃于2015年-2020年取代白熾燈和日光燈，引起新的照明革命。據美國市場調研公司strstegiesunlimited分析數據，2001年世界gan器件市場接近7億美元，還處于發展初期。該公司預測即使最保守發展，2009年世界gan器件市場將達到48億美元的銷售額。

因gan材料尚處于產業初期，我國與世界先進水平差距相對較小。深圳方大集團在國家“超級863計劃”項目支持下，2001年與中科院半導體等單位合作，首期投資8千萬元進行gan基藍光led產業化工作，率先在我國實現氮化鎵基材料產業化并成功投放市場。方大公司已批量生產出高性能gan芯片，用于封裝成藍、綠、紫、白光led，成為我國第一家具有規模化研究、開發和生產氮化鎵基半導體系列產品、并擁有自主知識產權的企業。中科院半導體所自主開發的gan激光器2英寸外延片生產設備，打破了國外關鍵設備部件的封鎖。我國應對大尺寸gan生長技術、器件及設備繼續研究，爭取在gan等第三代半導體產業中占據一定市場份額和地位。

4結語

不可否認，微電子時代將逐步過渡到光電子時代，最終發展到光子時代。預計到2010年或2014年，硅材料的技術和產業發展將走向極限，第二代和第三代半導體技術和產業將成為研究和發展的重點。我國政府決策部門、半導體科研單位和企業在現有的技術、市場和發展趨勢面前應把握歷史機遇，迎接挑戰。

參考文獻

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[7]中國電子工業年鑒編委會.中國電子工業年鑒2002[m].

半導體的發展范文3

貫徹落實科學發展觀，需要建立體現科學發展觀要求的黨政領導班子和領導干部綜合考核評價體系。《綜合考核評價試行辦法》以科學發展觀作為考核、評價和使用干部的重要指導思想和檢驗標準，堅持德才兼備、注重實績、群眾公認原則，明確了綜合考核評價的指導思想、遵循原則和方法構成，要求綜合運用民主推薦、民主測評、民意調查、實績分析、個別談話和綜合評價等具體方法進行干部綜合考核評價。

嚴格提名程序，擴大民主推薦。《綜合考核評價試行辦法》指出，選拔任用地方黨政領導干部，必須按照《黨政領導干部選拔任用工作條例》規定的要求和程序，經過民主推薦提出考察對象。為進一步擴大提名環節的民主，地方黨政領導班子換屆考察，在全額定向會議投票推薦和個別談話推薦的基礎上，可以根據實際情況，按一定差額比例進行二次會議推薦。

民主測評主要了解領導班子和領導干部履行職責情況及領導干部德才表現。《綜合考核評價試行辦法》要求對領導班子的民主測評，主要包括政治方向、精神面貌，貫徹科學發展觀、執行民主集中制、駕馭全局、務實創新、選人用人、處理利益關系、處置突發事件的能力，經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設和黨的建設，以及黨風廉政建設等方面。圍繞以上測評內容，設置了“政治鑒別力和敏銳性，大局觀念，工作指導思想”、“貫徹科學發展觀的自覺性和堅定性，聯系本地實際貫徹落實的能力”、“發展速度，發展質量，發展代價”、“思想道德和紀律教育，履行廉政職責，班子自律”等14個評價要點。

對于領導干部的民主測評，《綜合考核評價試行辦法》按照“德、能、勤、績、廉”設置測評內容，主要包括政治態度、思想品質，工作思路、組織協調、依法辦事、心理素質，精神狀態、工作作風，履行職責成效、解決復雜問題、基礎建設，廉潔自律等方面。根據以上測評內容，設置了“理想信念，貫徹執行黨的路線方針政策的堅定性，政治紀律，理論素養”、“發展觀、政績觀，創新意識”、“事業心、責任感，敬業精神，學習態度”、“分管工作完成情況，抓班子帶隊伍情況”、“遵守廉政規定，對配偶、子女和身邊工作人員的教育與要求，接受監督，生活作風”等12個評價要點。

民意調查主要了解對領導班子和領導干部工作成效和形象的社會評價。《綜合考核評價試行辦法》規定，對地方黨政領導班子民意調查的內容主要包括在經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設和黨的建設方面群眾直接感受到的工作狀態與成效，設置了“群眾物質生活改善情況”、“依法辦事、政務公開情況”、“公民道德教育情況”、“城鄉扶貧濟困情況”、“社會治安綜合治理情況”、“黨的基層組織和黨員隊伍、干部隊伍、人才隊伍建設情況”等12個評價要點。

對領導干部的民意調查，主要包括工作作風、履行職責、公眾形象等內容，設置了“開拓創新與敬業精神”、“深入基層、聯系群眾情況”、“分管工作完成情況”、“為群眾排憂解難、辦實事情況”、“廉潔自律和接受監督情況”、“道德品行”等6個評價要點。

《綜合考核評價試行辦法》要求對地方黨政領導班子及其成員的實績分析，主要通過有關方面提供的經濟社會發展的整體情況和群眾的評價意見，重點分析任期內的工作思路、工作投入和工作成效，以充分體現從實績看德才、憑德才用干部。具體包括上級統計部門綜合提供的本地人均生產總值及增長、人均財政收入及增長、城鄉居民收入及增長、資源消耗與安全生產、基礎教育、城鎮就業、社會保障、城鄉文化生活、人口與計劃生育、耕地等資源保護、環境保護、科技投入與創新等方面的統計數據和評價意見，上級審計部門提供的有關經濟責任審計結論和評價意見，還包括群眾的評價。

個別談話是深入了解地方黨政領導班子建設狀況和領導干部的德才素質的重要途徑。《綜合考核評價試行辦法》進一步改進和完善了個別談話的方法，要求分別不同情況確定談話要點，提前發放談話預告，提高談話質量。對在現工作單位任職不滿兩年的擬提拔人選考察對象，還可到其原工作單位采取個別談話等方式進行延伸考察，同時引入考察組集體面談的方式，增強了個別談話的針對性和深入程度。

半導體的發展范文4

貫徹落實科學發展觀，需要建立體現科學發展觀要求的黨政領導班子和領導干部綜合考核評價體系。《綜合考核評價試行辦法》以科學發展觀作為考核、評價和使用干部的重要指導思想和檢驗標準，堅持德才兼備、注重實績、群眾公認原則，明確了綜合考核評價的指導思想、遵循原則和方法構成，要求綜合運用民主推薦、民主測評、民意調查、實績分析、個別談話和綜合評價等具體方法進行干部綜合考核評價。

嚴格提名程序，擴大民主推薦。《綜合考核評價試行辦法》指出，選拔任用地方黨政領導干部，必須按照《黨政領導干部選拔任用工作條例》規定的要求和程序，經過民主推薦提出考察對象。為進一步擴大提名環節的民主，地方黨政領導班子換屆考察，在全額定向會議投票推薦和個別談話推薦的基礎上，可以根據實際情況，按一定差額比例進行二次會議推薦。

民主測評主要了解領導班子和領導干部履行職責情況及領導干部德才表現。《綜合考核評價試行辦法》要求對領導班子的民主測評，主要包括政治方向、精神面貌，貫徹科學發展觀、執行民主集中制、駕馭全局、務實創新、選人用人、處理利益關系、處置突發事件的能力，經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設和黨的建設，以及黨風廉政建設等方面。圍繞以上測評內容，設置了“政治鑒別力和敏銳性，大局觀念，工作指導思想”、“貫徹科學發展觀的自覺性和堅定性，聯系本地實際貫徹落實的能力”、“發展速度，發展質量，發展代價”、“思想道德和紀律教育，履行廉政職責，班子自律”等14個評價要點。

對于領導干部的民主測評，《綜合考核評價試行辦法》按照“德、能、勤、績、廉”設置測評內容，主要包括政治態度、思想品質，工作思路、組織協調、依法辦事、心理素質，精神狀態、工作作風，履行職責成效、解決復雜問題、基礎建設，廉潔自律等方面。根據以上測評內容，設置了“理想信念，貫徹執行黨的路線方針政策的堅定性，政治紀律，理論素養”、“發展觀、政績觀，創新意識”、“事業心、責任感，敬業精神，學習態度”、“分管工作完成情況，抓班子帶隊伍情況”、“遵守廉政規定，對配偶、子女和身邊工作人員的教育與要求，接受監督，生活作風”等12個評價要點。

民意調查主要了解對領導班子和領導干部工作成效和形象的社會評價。《綜合考核評價試行辦法》規定，對地方黨政領導班子民意調查的內容主要包括在經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設和黨的建設方面群眾直接感受到的工作狀態與成效，設置了“群眾物質生活改善情況”、“依法辦事、政務公開情況”、“公民道德教育情況”、“城鄉扶貧濟困情況”、“社會治安綜合治理情況”、“黨的基層組織和黨員隊伍、干部隊伍、人才隊伍建設情況”等12個評價要點。

對領導干部的民意調查，主要包括工作作風、履行職責、公眾形象等內容，設置了“開拓創新與敬業精神”、“深入基層、聯系群眾情況”、“分管工作完成情況”、“為群眾排憂解難、辦實事情況”、“廉潔自律和接受監督情況”、“道德品行”等6個評價要點。

《綜合考核評價試行辦法》要求對地方黨政領導班子及其成員的實績分析，主要通過有關方面提供的經濟社會發展的整體情況和群眾的評價意見，重點分析任期內的工作思路、工作投入和工作成效，以充分體現從實績看德才、憑德才用干部。具體包括上級統計部門綜合提供的本地人均生產總值及增長、人均財政收入及增長、城鄉居民收入及增長、資源消耗與安全生產、基礎教育、城鎮就業、社會保障、城鄉文化生活、人口與計劃生育、耕地等資源保護、環境保護、科技投入與創新等方面的統計數據和評價意見，上級審計部門提供的有關經濟責任審計結論和評價意見，還包括群眾的評價。

個別談話是深入了解地方黨政領導班子建設狀況和領導干部的德才素質的重要途徑。《綜合考核評價試行辦法》進一步改進和完善了個別談話的方法，要求分別不同情況確定談話要點，提前發放談話預告，提高談話質量。對在現工作單位任職不滿兩年的擬提拔人選考察對象，還可到其原工作單位采取個別談話等方式進行延伸考察，同時引入考察組集體面談的方式，增強了個別談話的針對性和深入程度。

綜合評價是在全面掌握考核信息的基礎上，對民主推薦、民主測評、民意調查、實績分析、個別談話的結果進行比較分析，并與紀檢機關（監察部門）的意見，巡視組巡視、重大事項跟蹤考察、參加民主生活會等方面反映的意見，以及其它平時了解的情況相互補充印證。通過考察組集體研究分析，對領導班子和領導干部作出客觀公正的評價。

半導體的發展范文5

半導體市場未來將保持溫和增長，繼續保持轉移的趨勢，分分合合的重組也將繼續上演。

幾十年來半導體市場都遵循著振蕩向上的發展趨勢，產業則根據半導體技術和下游需求不斷進行調整，業界公司則一直都在不斷重組，技術更是沿著摩爾定律一走就是幾十年。發展至今，雖然未曾發生突變，但是半導體行業也一直在變化中不斷前進。

半導體市場每隔四年左右就會出現所謂的波峰或者波谷的振蕩，最近的一次波谷是2001年，該年全球半導體增長率為-32%，按理來說2005年也應該是預期的波谷，但事實上并沒有出現市場的大滑坡，反而呈現出了6.8%的溫和增長，同樣，半導體市場2004年的波峰和2000年36.8%的增長率相比也相差了10個百分點，從數據可以看出半導體市場的發展似乎變得穩定了。

為什么市場會變得穩定？半導體公司在經歷了幾十年的發展之后，在規避風險和應對產業周期變化方面顯得更加成熟，尤其是庫存方面，各個廠商都學會了如何控制庫存來盡量保證自身利潤。雖然緊跟最新技術，搶先推出新品能帶來高利潤，但往往也會帶來老產品庫存積壓的問題。目前，廠商們通常的做法往往是在解決庫存和盡快新品之間找到一個平衡點。以現在的Intel為例，相信其Intel Santa Rose產品開始銷售之前，其前期庫存的消化肯定是在一個可以接受的范圍內了。雖然廠商們已經在周期振蕩中變得成熟，但將來市場的周期性振蕩仍然將長期存在，只是振幅會越來越小。此外，隨著亞太地區度過快速的增長時期，全球半導體市場的增長速度將會緩慢下降。

除了擴大產能以滿足市場需求以外，半導體設備的更新和增加往往是為了生產工藝要求更高的產品而進行的，近兩年半導體設備更新的主要動力來自工藝要求較高的存儲器產品。從未來的發展來看，半導體市場將趨于平緩，半導體產業的發展將更多地依賴技術創新。截至2006年底，全球已有12英寸硅片生產線46條，而且自2006年以來全球新建的芯片廠都是12英寸65納米以下。即便如此，至2006年底，全球12英寸硅片的產出僅占全球硅片總產出的18%。因此，為適應先進工藝技術所進行的產業更新還有很大潛力。

此外，從區域來看，由于具有成本以及當地政策優勢，半導體產業發展的主要動力仍將來自亞太地區。

近幾年來，半導體業界演繹了一系列讓人目不暇接的“重組運動”，究其原因不外乎是有的公司要進行“多元化”發展，收購其所需要的稀缺業務來壯大自己，或是要分拆或剝離非核心業務，專注于核心業務的發展。

半導體的發展范文6

關鍵詞：有機半導體 材料 應用

1、前言

半導體材料是在室溫下導電性介于導電材料和絕緣材料之間的一類功能材料。靠電子和空穴兩種載流子實現導電，室溫時電導率一般在105～107歐·米之間[1]。有機半導體材料的系統研究始于20世紀60年代，并且在近幾十年來取得長足進步，2000年度諾貝爾化學獎授予白川英樹等三位從事導電聚合物研究的科學家，這標志著有機半導體材料科學已經進入新的發展階段[3]。

有機半導體材料與傳統的無機半導體材料相比有一定的相似性，它們在電導率、載流子遷移率[4]和能隙等方面存在著較多的類似點，應用領域[5]也有一定的相似性。但是有機半導體材料又具有許多不同于無機半導體材料的新特點，有機半導體材料具有質量輕、柔韌易加工性、可低溫大面積成膜等特點，將低成本的有機半導體材料用于微電子及光電子器件的研究近年來受到高度重視。近幾年來建立起來的超快光譜技術和超微結構表征方法為研究有機半導體的激發態提供了手段，使有機半導體激發態性質、激發態結構[6]的基礎研究和應用研究迅速發展。成為目前國際上最活躍的研究領域之一。

2、常見的有機半導體材料

已知的有機半導體[7]有幾十種，包括萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等。有機半導體器件[8]對所有有機半導體材料有兩點要求[9]：（1）高遷移率，以保證器件的開關速度；（2）低本征電導率，盡可能地降低器件漏電流，從而提高器件的開關比。

2.2 有機半導體材料分類

2.2.1 根據載流子傳輸類型劃分

根據載流子傳輸類型[10～11]來劃分半導體材料，無機半導體材料和有機半導體材料的劃分標準是不同的。對無機半導體材料而言，它的N、P型主要取決于半導體中密度占優勢的載流子類型，這是因為載流子是通過離域帶（導帶或價帶）來傳輸的。因而，電子占多數的半導體為N型材料，空穴占多數則為P型材料。而對于有機半導體來說，對半導體類型的定義只能根據載流子輸運能力大小來劃分，這是因為有機半導體內部電子與空穴密度不存在明顯差別，而且載流子是通過定域傳輸的，因而若一種有機半導體對電子輸運能力“明顯”優于對空穴的輸運能力，則定義這種半導體為N型材料，反之則為P型材料。另外，如果對空穴和電子的傳輸能力相當，則把這種有機半導體材料稱之為雙極型材料。通常在有機半導體領域中也稱N型有機半導體為電子傳輸材料，P型有機半導體為空穴傳輸材料。

2.2.1.1 P—型有機半導體材料

P型高聚物典型代表為烷基取代的聚噻吩，如典型的P型高聚物為區域規整聚32烷基噻吩能形成高度三維有序的聚合物分子鏈，但其場效應行為強烈地依賴于成膜所使用的溶劑。P型低聚物以噻吩及其衍生物為代表。實際上，歷史上第一個制備出的OFET就是采用低聚噻吩為場效應材料。低聚物分子[12]由于可通過靈活改變分子鏈長度和引入官能團來調節分子軌道能級，因而在OFET中占重要地位。P型有機小分子[13]則擁有聚合物無法比擬的優點，如易于提純，分子間的平面結構則大大降低了分子間的勢壘，從而有利于載流子高速遷移；又因為其成膜工藝多，制備的半導體薄膜質量較好，目前部分有機半導體，如并五苯等已能制備成單晶，這大大提高了載流子場效應遷移率，拓展了OFET的應用空間。典型的P型有機小分子通常有并五苯、酚箐類化合物、苝、紅熒烯等。

有機半導體材料中以P型有機半導體材料[14]為主，因此P型場效應材料研究進展比較迅速，種類也較多。另外，P型有機半導體材料的載流子遷移率和開關比，采用真空成膜的OFET性能大多比較優良。如單晶并五苯的OFET性能最好，大大超過了其它OFET性能，也大大超過了非晶硅薄膜晶體管。

2.2.1.2 N—型有機半導體材料

1990年第一個N—溝道OFET被報道，它采用雙酞菁镥為場效應材料[15]，其器件性能一般，載流子遷移率為2×10—4cm2v—1·s—1（典型載流子遷移率約為1 cm2·v—1·s—1）。N—型有機半導體化合物對氧和濕度較敏感，從而造成場效應遷移率低和晶體管工作性能不穩定，因此N型有機場效應材料在數目上大大少于P型有機場效應材料。

為提高N型場效應材料[16]的穩定性和場效應遷移率，通常可通過調節其電子親合能，如引入強吸電子基團—CN、—NO2或—F等來降低其LUMO能級，使得電子的注入和運輸成為可能，這是目前獲得高效N—溝道半導體材料的主要途徑，或在其表面加一鈍化層或完全包裹封裝來實現。由于N型半導體材料較少、穩定性達不到要求，但它又是雙極晶體管的重要組成部分，因而對穩定的高性能的N型場效應材料的研制是具有非常重要意義的。

同樣地，N型場效應材料也分為高聚物、低聚物和有機小分子三類。目前，N型高聚物半導體材料不是很多。通過離子注入對PPV（聚乙烯）進行摻雜后，可以得到優良的工作性能和加工性能的N—溝道有機半導體材料。直到2000年采用蒸鍍制膜，得到并五苯OFET的μe達到2.4 cm2/（V·s），Ion/Ioff達到108，分子晶體管的實現為晶體管微型化、大規模集成和超大規模集成奠定了堅實的基礎。器件[17]的穩定性也有了很大提高，其中單晶二萘嵌苯的OFET性能最好，也超過非晶薄膜晶體管的載流子遷移率。

2.2.1.3 雙極型材料