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半导体主要制造材料及封装材料
半导体材料行业是半导体产业链中细分范畴最多的产业链要道，证实SEMI的分类与数据，晶圆制造材料包括硅片、光掩膜、光刻胶及扶持材料、工艺化学品、电子特气、抛光液和抛光垫、靶材很是他材料，封装材料包括引线框架、封装基板、陶瓷基板、键合丝、包封材料、芯片粘结材料很是他封装材料，每一大类材料又包括几十种以致上百种具体家具，细分子行业多达上百个。
图1：半导体主要制造材料及封装材料
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半导体材料的资本拆分
证实SEMI的数据，2021年半导体前说念制造材料的资本占比为62.8%，后说念封装材料资本占比为37.2%。进一步对前说念制造材料资本以及后说念封装材料资本进行拆分，其中资本占比最大的为硅片/其他衬底资本（20.72%）；其余材料资本占比从大至小排序分别为封装基板（14.88%）、湿电子化学品（8.79%）、光刻胶及配套材料（8.29%）、掩膜版（8.10%）、键合丝（5.58%）、引线框架（5.58%）、封装树脂（4.84%）、CMP材料（4.46%）、陶瓷封装（4.09%）、电子特气（2.51%）、靶材（1.82%）、芯片粘结材料（1.49%）。
图2：2021年半导体材料资本拆分
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半导体全工艺经由波及金属要道
硅片很是他衬底材料是半导体芯片的枢纽底层材料。从芯片的制造经由来看，需要的身手包括分娩晶圆、氧化、光刻、刻蚀、薄膜千里积、互连、测试、封装等。以硅片半导体为例，天然界中硅砂好多，但硅砂中包含的杂质太多，需要进行索取后使用。将索取后得到的高纯硅熔解成液体，再期骗提拉法得到原子枚举整王人的晶锭，再将其切割成一定厚度的薄片，切割后得回的薄片即是未经加工的“原料晶圆”。
第二步即为氧化过程，其作用是在晶圆名义变成保护膜，保护晶圆不受化学杂质影响、幸免走电电流插足电路、驻扎离子植入过程中的扩散以及留意晶圆在刻蚀时滑脱；第三步为光刻，即使用清明将电路图案“印刷”到晶圆上。
第四步为刻蚀，在晶圆上完成电路图的光刻后，用该工艺来回除任何过剩的氧化膜且只留住半导体电路图；在刻蚀的同期，也需要进行第五步薄膜千里积/离子注入：通过驾驭千里积薄膜以及刻蚀去撤退器件中过剩的部分，同期添加一些材料将不同的器件分离开来，每个晶体管或存储单位就是在这个过程中构建起来的；在上述过程完成后，需要将器件互连并进行测试，测试无误后智力进行终末的封装，得到终末的半导体芯片。
由于半导体（集成电路）制造的过程绝顶复杂，波及的金属材料品种包罗万象，本节中咱们以SEMI对半导体材料的分类为线索，逐一分析波及金属的半导体材料，主要包括衬底及外延、掩膜版、电子特气、靶材、其他材料（高K材料及电镀液）、键合丝、引线框架、焊料，下文将分别对这些半导体材料波及的金属作念进一步进展。
图3：半导体全工艺经由波及金属要道先容
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半导体衬底材料更新迭代
从半导体的发展历史看，半导体衬底材料资格了三代的更新迭代，并正在向着第四代材料稳步迈进。其中第一代半导体材料以锗（Ge）和硅（Si）为主，炒股票其中锗当今半导体应用较少，而硅已经当今最主流的半导体衬底材料；第二代半导体材料以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、锑化铟(InSb)和硫化镉(CdS)等I-V族化合物材料为主，由于化合物半导体的宽禁带上风以及下流应用范畴的进一步发展，砷化镓与磷化铟往常的使用量将进步；第三代半导体材料则所以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)和氮化铝(AIN)等为代表的宽禁带(禁带宽度大于2.2eV)半导体材料，其中碳化硅与氮化镓备受良善；而第四代半导体材料主要包括氮化铝（AlN）、金刚石、氧化镓（Ga2O3），它们被称为超宽禁带半导体材料，当今尚处于起步阶段。
图4：半导体衬底材料更新迭代
从四代半导体的性能参数对比看，第一代半导体发挥出较低的禁带宽度、介电常数以及击穿电场，其上风在于便宜的资本以及熟悉的工艺，因此愈加适合低压、低频、低温的工况。
第二代半导体材料具有发光效果高、电子搬动率高、适于在较高温度和其它要求恶劣的环境中职责等特色，同期工艺较第三代半导体材料更为熟悉，主要被用来制作发光电子、高频、高速以及大功率器件，在制作高性能微波、毫米波器件方面是绝佳的材料。
第三代半导体材料跟着智能时间的莅临而备受喜爱，禁带宽度赫然加多，击穿电压较高，抗放射性强，电子弥散速度、热导率都很高。基于上述脾气第三代半导体材料不仅大致在高压、高频的要求下踏实最先，还可在较高的温度环境下保握邃密的最先情状，况且电能阔绰更少，最先效果更高。
第四代半导体材料显长远最大的上风即是其更宽的禁带宽度，因此其更合适合用于小尺寸、高功率密度的半导体器件。半导体代际分裂的枢纽见识为“巴利加优值”，它以 IEEE 荣誉勋章得回者B.贾扬特•巴利加（B.Jayant Baliga）的名字定名。本色上，它暗意的是器件的输出在高电压下对输入信号细节的再现程度，优值越高，再现程度越完好。咱们假定第一代半导体硅基材料的优值为 1，第二代半导体材料优值需要达到其10 倍以上，第三代半导体材料优值需要达到其 100 倍以上，第四代半导体材料优值需要达到其 1000 倍以上。
表一：四代半导体参数对比
表二：四代半导体材料应用范畴
图4：各式半导体衬底材料适勤勉率鸿沟及频率鸿沟
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适勤勉率鸿沟及频率鸿沟
图5：各式半导体衬底材料适勤勉率鸿沟及频率鸿沟
当今主要使用的半导体衬底材料所适用的功率鸿沟及频率鸿沟，不错较为明晰地相比各式半导体衬底材料的优残障。天然下图对各式半导体衬底材料 的适用鸿沟进行了分裂，然则从当今的使用情况来看，仍未出现赫然的替代景观，当今硅仍然是半导体器件最迫切的材料。