在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，一般將硅、鍺稱(chēng)為第一代半導(dǎo)體材料；將砷化鎵、磷化錮、磷化鎵、砷化錮、砷化鋁及其合金等稱(chēng)為第二代半導(dǎo)體材料；而將寬禁帶(Eg>2.3eV)的氮化鎵、碳化硅、硒化鋅和金剛石等稱(chēng)為第三代半導(dǎo)體材料。上述材料是目前主要應(yīng)用的半導(dǎo)體材料，三代半導(dǎo)體材料代表品種分別為硅、砷化鎵和氮化鎵。材料的物理性質(zhì)是產(chǎn)品應(yīng)用的基礎(chǔ)，下表列出了主要半導(dǎo)體材料的物理性質(zhì)及應(yīng)用情況。表中禁帶寬度決定發(fā)射光的波長(zhǎng)，禁帶寬度越大發(fā)射光波長(zhǎng)越短(藍(lán)光發(fā)射)；禁帶寬度越小發(fā)射光波長(zhǎng)越長(zhǎng)。其它參數(shù)數(shù)值越高，半導(dǎo)體性能越好。電子遷移速率決定半導(dǎo)體低壓條件下的高頻工作性能，飽和速率決定半導(dǎo)體高壓條件下的高頻工作性能。

表  主要半導(dǎo)體材料的比較

硅材料具有儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉、熱性能與機(jī)械性能優(yōu)良、易于生長(zhǎng)大尺寸高純度晶體等優(yōu)點(diǎn)，處在成熟的發(fā)展階段。目前，硅材料仍是電子信息產(chǎn)業(yè)最主要的基礎(chǔ)材料，95%以上的半導(dǎo)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(jì)，它的主導(dǎo)和核心地位仍不會(huì)動(dòng)搖。但是硅材料的物理性質(zhì)限制了其在光電子和高頻高功率器件上的應(yīng)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(shí)處理光電信號(hào)，被公認(rèn)是新一代的通信用材料。隨著高速信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，砷化鎵成為繼硅之后發(fā)展最快、應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的半導(dǎo)體材料。同時(shí)，其在軍事電子系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛，并占據(jù)不可取代的重要地位。選擇寬帶隙半導(dǎo)體材料的主要理由是顯而易見(jiàn)的。氮化鎵的熱導(dǎo)率明顯高于常規(guī)半導(dǎo)體。這一屬性在高功率放大器和激光器中是很起作用的。帶隙大小本身是熱生率的主要貢獻(xiàn)者。在任意給定的溫度下，寬帶隙材料的熱生率比常規(guī)半導(dǎo)體的小10～14個(gè)數(shù)量級(jí)。這一特性在電荷耦合器件、新型非易失性高速存儲(chǔ)器中起很大的作用，并能實(shí)質(zhì)性地減小光探測(cè)器的暗電流。寬帶隙半導(dǎo)體材料的高介電強(qiáng)度最適合用于高功率放大器、開(kāi)關(guān)和二極管。寬帶隙材料的相對(duì)介電常數(shù)比常規(guī)材料的要小，由于對(duì)寄生參數(shù)影響小，這對(duì)毫米波放大器而言是有利用價(jià)值的。電荷載流子輸運(yùn)特性是許多器件尤其是工作頻率為微波、毫米波放大器的一個(gè)重要特性。寬帶隙半導(dǎo)體材料的電子遷移率一般沒(méi)有多數(shù)通用半導(dǎo)體的高，其空穴遷移率一般較高，金剛石則很高。寬帶隙材料的高電場(chǎng)電子速度(飽和速度)一般較常規(guī)半導(dǎo)體高得多，這就使得寬帶隙材料成為毫米波放大器的首選者。

氮化鎵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(yīng)用方面具有遠(yuǎn)比硅器件和砷化鎵器件更為優(yōu)良的特性，可制成藍(lán)綠光、紫外光的發(fā)光器件和探測(cè)器件。近年來(lái)取得了很大進(jìn)展，并開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。與制造技術(shù)非常成熟和制造成本相對(duì)較低的硅半導(dǎo)體材料相比，第三代半導(dǎo)體材料目前面臨的最主要挑戰(zhàn)是發(fā)展適合氮化鎵薄膜生長(zhǎng)的低成本襯底材料和大尺寸的氮化鎵體單晶生長(zhǎng)工藝。

主要半導(dǎo)體材料的用途如下表所示。可以預(yù)見(jiàn)：以硅材料為主體、GaAs半導(dǎo)體材料及新一代寬禁帶半導(dǎo)體材料共同發(fā)展將成為集成電路及半導(dǎo)體器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流。

表  半導(dǎo)體材料的主要用途

資料提供：調(diào)研中心

2009年只有LED和NAND閃存這兩個(gè)主要半導(dǎo)體產(chǎn)品領(lǐng)域逃脫下滑的命運(yùn)。由于手機(jī)等移動(dòng)產(chǎn)品的需求上升，NAND閃存市場(chǎng)在2009年增長(zhǎng)了15%。LED在多種應(yīng)用中的占有率快速上升，尤其是液晶電視背光應(yīng)用，導(dǎo)致LED營(yíng)業(yè)收入增長(zhǎng)5%以上。這讓專(zhuān)注于這些產(chǎn)品的韓國(guó)廠商受益非淺。主要NAND閃存供應(yīng)商三星電子和海力士半導(dǎo)體，是2009年全球10大芯片廠商中唯一兩家實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)的廠商。同時(shí)，LED廠商首爾半導(dǎo)體的2009年?duì)I業(yè)收入大增近90%。2009年，總部在韓國(guó)的半導(dǎo)體供應(yīng)商合計(jì)營(yíng)業(yè)收入增長(zhǎng)3.6%。iSuppli公司追蹤的全部韓國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)商中，有四分之三以上在2009年實(shí)現(xiàn)了營(yíng)業(yè)收入增長(zhǎng)。同樣的產(chǎn)品和需求趨勢(shì)也讓臺(tái)灣廠商在2009年受惠，總部在該地區(qū)的供應(yīng)商合計(jì)營(yíng)業(yè)收入增長(zhǎng)1.1%。2009年有一半以上的臺(tái)灣供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)了營(yíng)業(yè)收入增長(zhǎng)。聯(lián)發(fā)科、南亞科技和旺宏是表現(xiàn)優(yōu)異的臺(tái)灣廠商，2009年?duì)I業(yè)收入分別增長(zhǎng)了22.6%、21.2%和14.4%。

半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)現(xiàn)在仍呈現(xiàn)兩大熱點(diǎn)：一是太陽(yáng)能電池設(shè)備。由于歐洲太陽(yáng)能電池需求拉動(dòng)作用，使國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)呈爆炸性增長(zhǎng)，極大地促進(jìn)了以生產(chǎn)太陽(yáng)能電池片為主的半導(dǎo)體設(shè)備的增長(zhǎng)，使其成為今年半導(dǎo)體設(shè)備的主要組成部分。第二依然是IC設(shè)備。集成電路的市場(chǎng)空前廣闊，為IC設(shè)備創(chuàng)造了巨大的市場(chǎng)機(jī)遇。2009 年中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)為682億美元，較08年略微增長(zhǎng)0.29%。相對(duì)于全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的萎縮，中國(guó)市場(chǎng)的下滑要小的多。預(yù)計(jì)中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)2010年將增長(zhǎng)17.45%,達(dá)到801億美元。2014年將達(dá)到1504億美元。