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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。