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半导体材料_系列报告之一半导体概述

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识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明 1 / 23 港股策略|专题报告 2017年12月11日 证券研究报告 Table_Title 【港股TMT策略报告】 半导体材料系列报告之一:半导体概述 Table_Summary 报告摘要: 掺杂特性:半导体中掺入Ⅲ族和Ⅴ族杂质后,对应形成电子导电的N 型半导体和空穴导电的P型半导体,两种不同的导电机制使得半导体可以 制作成二极管、三极管、MOSFET、IGBT等众多微电子器件
光电特性:半导体PN结能吸收光子后生成电流,可以应用于光电探 测器、太阳能电池等领域;PN结同时又能使电能转化为光,常用在半导体 照明、光通讯光源及3D sensing的红外光源等领域。后者常见于具有直接 能隙的化合物半导体材料
游产品(集成电路、分立器件、光电子器件、传感器) 半导体产业链上游为半导体材料和设备两部分,材料部分涵盖半导体 晶圆、微细加工材料和封装材料,设备部分包括晶圆生产设备、芯片加工 设备和封测设备,二者共同支撑了中游的制造和封测环节
半导体产业链中游为设计、制造、封测三大环节:设计是将逻辑功能 转化为物理版图的过程,制造是晶圆代工形成具有功能的芯片的过程,封 测过程则是对芯片进行管脚引出、封装保护以及可靠性测试。目前半导体 领域具有IDM和垂直分工两种模式:IDM是指从设计、制造、封装测试到 销售自有IC产品,均由一家公司完成的商业模式,代表企业如Intel、 Samsung等;垂直分工是指IC的设计、制造和封装测试分别由专业的IC 设计商(Fabless)、IC制造商(Foundry)、IC封装测试商(Package&Testing) 分别承担的商业模式,垂直分工模式能够大幅降低企业进入IC产业的壁垒
半导体产业链下游主要为各类半导体产品,具体可分为集成电路、分 立器件、光电子器件、传感器四个子类。集成电路可以进一步分为微处理 器、存储器、逻辑电路、模拟电路;分立器件包含二极管、三极管、IGBT、 Trench MOSFET等独立封装的单个器件;光电子器件主要指代在光传输系 统中应用的各类半导体元件,如用作光源的发光二极管、激光二极管,用 作光接收器的PIN二极管、雪崩二极管等;半导体传感器中应用较为广泛 的一类是MEMS传感器,如广泛用于虚拟体感游戏的陀螺仪、汽车安全气 囊中的加速度计等
半导体行业景气度回升达不到预期的风险,半导体国产化进程中技术 瓶颈不能突破的风险,人民币汇率大幅波动的风险
行业评级 买入 买入 前次评级 买入 报告日期2017-12-11 买入 Table_Author 分析师: 惠毓伦,S0260511010003 010-59136726 hyl6@gf Table_Report 相关研究: 【港股TMT投资策略】国内半导体产 业迎来发展机遇期_20171113 Table_Contacter 联系人: 张晓飞 010-59136696 zhangxiaofei@gf 淘宝店铺 “Vivian研报” 首次收集整理 获取最新报告及后续更新服务请在淘宝搜索店铺“Vivian研报” 或直接用手机淘宝扫描下方二维码 识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明 2 / 23 港股策略|专题报告 目录索引 初识半导体.. 4 掺杂特性 ......... 4 光电特性 ......... 6 半导体产业链介绍... 7 产业链上游:半导体材料和设备 ........ 8 产业链中游:设计、制造、封测三大环节 .... 11 产业链下游:半导体产品 ..... 18 主要风险提示 ........ 22 识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明 3 / 23 港股策略|专题报告 图表目录 图1:半导体的电导率区间 . 4 图 2:半导体元素和掺杂元素在元素周期表中的位置 ........ 4 图3:N型和P型掺杂分别为半导体提供了电子和空穴 .... 5 图4:PN结示意图 . 5 图5:MOSFET掺杂示意图 ........... 6 图6:太阳能电池受到光照后在PN结处产生电子和空穴 .. 6 图7:LED作为景观照明 .... 7 图8:半导体产业链7 图9:2016年全球半导体设备市场结构 ... 10 图10:ASML公司生产的EUV光刻机 .... 10 图11:2016年全球前十大半导体设备制造商 ..... 11 图12:集成电路设计流程12 图13:晶圆代工中用到的半导体工艺 ...... 13 图14:摩尔定律第一次被提出 ..... 14 图15:苹果A11处理器芯片(10nm制程) ...... 14 图16:华为kirin970处理器芯片(10nm制程) ........... 14 图17:21世纪Intel的半导体制程发展 ... 15 图18:栅长仅4nm的晶体管电镜照片 .... 15 图19:半导体封装主要流程 ......... 16 图20:2016年IDM和垂直分工模式占全球半导体销售额比例 ... 18 图21:不同类型半导体企业产能分布情况 ........... 18 图22:半导体市场产品划分及其占比状况(2016年) ... 19 图23:集成电路的四个子类 ......... 19 图24:2016年集成电路下游应用领域占比情况 .. 20 图25:典型的几种分立器件 ......... 20 图26:光通讯系统的基本组成结构 .......... 21 图27:几种典型的MEMS传感器21 图28:MEMS陀螺仪的电镜照片. 22 图29:市场上最小的三轴MEMS陀螺仪 . 22 图30:MEMS麦克风工作原理图. 22 图31:MEMS麦克风结构示意图. 22 表1:三代半导体晶圆材料的对比 .. 8 表2:湿化学品的SEMI国际标准 .. 9 表3:2014年全球半导体材料日本所占份额情况一览 ....... 9 表4:2016年全球十大IDM、Fabless、Foundry、Assembly & Test企业排名 ...... 17 识别风险,发现价值请务必阅读末页的免责声明 4 / 23 港股策略|专题报告 初识半导体 半导体是电导率介于金属和绝缘体之间的一种材料。通常金属的电导率大于一 万(104)Ω-1cm-1,如铝、铜、银、铂等,而绝缘体的电导率则小于百亿分之一(10-10) Ω-1cm-1,如橡胶、陶瓷、塑料等,电导率介于104-10-10Ω-1cm-1之间的一种固体材料, 则被称为半导体。半导体的电导率并不是一成不变的,它会随着掺入杂质元素、受 热、受光照、受到外力等种种外界条件,而在绝缘体和金属之间电导率区间内发生 变化,这些特性使得半导体衍生出了较为丰富的应用场景
图1:半导体的电导率区间 数据来源:《微电子电路基础》,广发证券发展研究中心 掺杂特性 能够成为半导体的元素常在元素周期表的Ⅳ族出现,例如Si、Ge,因为它们的 最外层电子为4个,原子之间能够形成排列整齐的晶格价键。而临近的Ⅲ族和Ⅴ族则 变成了掺杂元素的备选之地:一种是掺入Ⅴ族元素(常用的有磷P、砷As),V族元 素相比Ⅳ族的外层电子多出一个,多出的电子能够作为导电的来源,这种掺杂手段 被称为N(Negative)型掺杂;另一种是掺入Ⅲ族元素(常用的有硼B、氟化硼BF2), Ⅲ族元素相比Ⅳ族的外层电子少一个,这种缺少电子的空位被称为空穴,空穴同样 能够导电,对应的掺杂手段被称为P(Positive)型掺杂。两种不同类型的掺杂手段 是构成PN结的重要基础
图 2:半导体元素和掺杂元素在元素周期表中的位置 数据来源:化学元素周期表,广发证券发展研究中心 半导体 P型掺杂N型掺杂
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