硅与其他资料在集成电路中的比较
硅与其他 。资料中半导体 。集成资料在 。电路集成电路 。比较使用中的资料中比较可从以下维度打开剖析：
一 、根底特性比照 。集成
| 资料 。 | 带隙(eV) 。比较 | 电子迁移率(cm²/(V·s)) 。资料中 | 热导率(W/(m·K)) 。集成 | 击穿电场(MV/cm) 。电路 |
|---|---|---|---|---|
| 。比较硅(Si) 。资料中 。集成 | 1.12 。电路 | 1500 。 | 150。 | 0.3。 |
| 锗(Ge) 。 | 0.67 。 | 3900 。 | 60 。 | 0.1 。 |
| 砷化镓(GaAs) 。 | 1.42 。 | 8500 。 | 55 。 | 0.4 。 |
| 碳化硅(SiC) 。 | 3.26。 | 900 。 | 490 。 | 3.0 。 |
| 氮化镓 。(GaN) 。 | 3.4 。 | 2000。 | 130 。 | 3.3。 |
二 、中心优势范畴 。
。硅资料。 。
。干流逻辑芯片 。：全球95%的集成电路选用硅基制作 ，因其本钱低（12英寸晶圆本钱仅为砷化镓的1/10） 、工艺老练（支撑3nm制程）14 。
。集成度优势 。：硅晶圆直径可达300mm ，单晶缺点率低于0.1/cm²，合适超大规模集成814 。
。氧化层特性 。：天然生成的SiO₂绝缘层（介电常数3.9）是 。MOSFET。器材的抱负介质28 。
。化合物半导体。 。
。高频使用 。 ：砷化镓电子迁移率是硅的5.7倍，适用于 。5G 。毫米波（＞30GHz）器材49 。
。功率器材 。 ：碳化硅击穿电场强度达硅的10倍 ，可使电动汽车。逆变器 。损耗下降70%112 。
。光电 。转化 。 ：磷化铟(InP)在光 。通讯 。波段（1310/1550nm）量子功率超90%4 。
三 、要害功能短板。
。硅的局限性 。 。
禁带宽度窄导致高温漏电流大（＞150℃功能骤降）911 。
高频特性差（截止频率＜100GHz） ，不合适太赫兹使用411。
。代替资料应战 。 。
。本钱问题 。 ：6英寸碳化硅晶圆价格是硅晶圆的20倍12 。
。晶圆尺度 。 ：氮化镓量产晶圆最大直径仅8英寸 ，约束产能提高12。
。工艺兼容性 。 ：砷化镓器材需特别生产线 ，与硅基产线不通用4 。
四 、技能演进趋势 。
。混合集成 。 ：硅基CMOS与氮化镓 。射频 。器材3D堆叠（如苹果5G射频模组）12 。
。异质外延 。：在硅衬底上成长GaN薄膜以下降本钱（已完成200mm工艺）12 。
。量子核算 。 ：硅-28同位素自旋量子比特相干时刻打破1秒11 。
当时硅仍主导逻辑芯片商场 ，而第三代半导体在功率/射频范畴加快浸透 ，构成互补共存格式48 。
