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J.Wolf 想什么 – 第三代半导体之SiC ?

大家最近都应该有在财经报章上看到半导体缺货严重,台积电产能严重吃紧,各大品牌车商由于半导体缺货因而停产等等消息,而J.Wolf就为大家分享下半导体原材料的走势。

讲到半导体,大家应该时常听到纳米制程,如最近时常听到22nm,14nm,5nm等等,甚至乎台积电(NYSE:TSMC)已经突破5nm技术,将在2022年量产3纳米工艺芯片,2024年推行2纳米工艺,现在已经开始研发1nm等等。那么1nm之后是否已经到达半导体的极限?根据台积电乐观预测,或许到2050年能到0.1纳米。

大家都听过纳米,但可能大家都没什么概念,那么J.Wolf就提供一些分享,1纳米(nm) = 10^(-9) 米(m) = 10^(-7)厘米 (cm),就是比我们头发更加细。

讲到这个纳米制程,我们就必须要提一下摩尔定律 (Moore’s Law),而这个定律是由Intel创始人Gordon Moore提出,主要内容就是集成电路上可容纳的晶体管数目。而整个半导体领域已经沿着摩尔定律发展接近半个世纪,这个就像我们的手机,从以前的水壶电话发展到现在手提电话,主导小体积,高性能。但随着晶体管尺寸越来越接近物理极限,摩尔定律开始趋缓,而半导体可以说是科技革命创新的心藏,假如要迎合未来更大的计算能力来支持自动驾驶,智能城市,云端技术,5G等等,那么摩尔定律应该会被打破超越。

那么有什么元素能突破摩尔定律呢?—— 第三代半导体。

根据J.Wolf的研究,每一代半导体的诞生都是根据当时时代的科技发展趋势:

第一代半导体:硅 (Si),锗(Ge)
我们现在所用的所有智能产品如手机和电脑都是第一代半导体。

第二代半导体:砷化镓 (GaAs)、磷化铟 (InP)
这一代半导体主要是用于光纤维以及移动通信的产业,如我们的3G – 5G网络。

从上面两代半导体我们可以观察出,第一代是我们笔电和手机革命,第二代就是我们3G网络研发到现在5G,那么来到现在新的科技革命就是——光伏,新能源电动汽车以及5G基建,所以第三代半导体主要是以基础制造设备的电子器件为基础。

而第三代半导体就是碳化硅 (SiC)和氮化镓(GaN),而这个材料其实在19世纪就已经被发现,主要用在功能陶瓷、高级耐火材料、磨料及冶金原料这几个领域。而SiC会被成为第三代半导体主材料是因为其材料拥有高频,高功率,抗高温,抗高辐射,光电性能优异等特征,适合用于制造微波射频器件,光电子器件,电力电子器件等等。根据Omdia的《2020年SiC和GaN功率半导体报告》,全球SiC和GaN的功率半导体的销售预计在新能源汽车,电源以及光伏 (PV)的需求增长下,其销售可能将超过10亿美元。但其缺点就是现在的制造成本还是很高,所以仍未广泛使用。

那么来到大家最关心的话题就是,美国有哪家公司会受益——CREE Inc (NASQ:CREE)。根据J.Wolf的了解,整个美国的唯一生产第三代半导体的龙头公司。而CREE目前的长期供货合约已经超过5亿美元,但由于制造成本高,到现在仍然未能盈利,是否值得投资,那就要看你们自己的眼光咯,呵呵。

从以上的分析来看,你们觉得第三半导体——SIC是否能够突破摩尔定律的极限,成为新一代科技革命的霸主呢?

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