繼5G、新基建後，半導體之戰近日在國際市場上的熱度高居不下。投資熱，股市熱，政策熱，還有研究熱！晶片之於信息科技時代，是類似煤與石油之於工業時代的重要存在。
尤其是在華為晶片突然被制裁，全面「斷供」，華為Mate40也將成為搭載高端麒麟晶片的「絕版」機。發酵已久的中國晶片危機迎來了一次爆發！一時間，形成晶片困局，掣肘中國的局面！這讓人們更深刻的意識到，晶片技術自主可控的重要性。在晶片產業鏈中，除了封測，設計、驗證、製造的環節，中國與國際先進水平都差距較大。其中製造環節最為薄弱，設備、材料都是被「卡脖子」的環節。目前，半導體材料的研發至關重要，中國芯的呼聲愈演愈烈，尤其是在5G資訊時代大爆發！矽基，碳基，第三代半導體的概念頻繁出現，那麼什麼是碳基？什麼是矽基？又什麼是第三代半導體呢？這與劃分標準有關。
半導體指常溫下導電性能介於導體與絕緣體之間的材料，按照材料劃分，以矽材料為基礎發展起來的半導體稱為矽基半導體，以碳材料為基礎的半導體則被稱為碳基半導體。
很多人聽說過「矽基半導體」。人類對 Si 性能的探索已經非常成熟。上世紀五十年代以來，以矽（Si）材料為代表的第一代半導體材料取代了笨重的電子管引發了集成電路（IC）為核心的微電子領域迅速發展。以單晶矽為主的半導體集成電路，已經變得無處不在，成為整個信息技術的強大支柱。
長久以來，摩爾定律，幾乎成了半導體產業界唯一的主題。矽基半導體晶片遵循摩爾定律的預測，晶片性能每隔 18-24 個月便會提升一倍。
但隨著晶片尺寸不斷縮小，特別是工藝水平進入 5 納米級以後，矽晶片發展開始面臨更加突出的短溝道效應、強場效應、薄氧化層的隧穿效應和功率耗散增加等一系列材料、工藝、技術、器件和系統方面的物理限制。這讓傳統矽基晶片的發展速度開始減慢。為維持矽基半導體晶片性能高速提升的勢頭，半導體領域的學者和工程技術人員從結構、工藝和材料三個方面尋找破局之道，雖然推出電晶體 3D 結構、異構集成架構、應變矽技術、矽基光電集成技術等新成果，但矽基半導體晶片性能提升效果逐漸下滑，即將達到物理和技術的「天花板」已是業界共識。
尤其是在5G通訊時代到來，電子技術快速發展，集成電路向著大規模、高集成、大功率方向不斷深入，這也是IGBT晶片的發展趨勢，但這勢必會造成電子元器件過熱。然而，由於矽材料的帶隙較窄、電子遷移率和擊穿電場較低，Si 在光電子領域和高頻高功率器件方面的應用受到諸多限制，在高頻下工作性能較差，不適用於高壓應用場景，光學性能也得不到突破。矽基半導體晶片快速提級提質已幾乎走到盡頭。尋找和轉向新材料替代的呼聲越發高漲。
「碳基半導體」最近頻繁提出，這個概念對很多人還是比較陌生的。碳基半導體是一種在碳基納米材料的基礎上發展出來的一種導電材料，以石墨烯、碳納米管等材料為主。近日，中國科學院院士彭練矛和張志勇教授課題組發表成果，通過發展全新的提純和自組方法製備出了高純半導體陣列的碳納米管材料，並在此基礎上首次實現了性能超越同等柵長矽基CMOS技術的電晶體和電路。這一突破性的成果自發布以來，就引發了大眾對於「中國芯」能否繞過EUV光刻技術瓶頸，打破晶片行業格局、完成彎道超車的討論。
不可否認，碳基晶片的問世是科學技術的一次突破。碳基晶片在很多方面確實有叫板矽基晶片實力。比如，與矽基晶片相比，碳基晶片具有成本更低、功耗更小、效率更高的顯著優勢。據相關報導顯示，與傳統矽基晶片相比，我國碳基晶片在處理大數據時不僅速度更快，而且至少可節約30%的功耗。
但目前，碳基晶片的研究更多地還是處於理論環節，從理論到商用沒那麼簡單。其實，相比於網絡上流傳的碳基晶片將要取代矽基晶片的說法，碳基晶片更像是另闢蹊徑，目的是想規避卡脖子的矽基晶片技術，實現中國芯的崛起。
第三代半導體概念的出現，是按照半導體材料推出時間早晚劃分。
第一代是從集成電路發明開始，最先電晶體是鍺材料，後面發展成矽材料。
第二代半導體材料，發明並實用於20世紀80年代，主要是指化合物半導體材料，以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）為代表。其中砷化鎵在射頻功放器件中扮演重要角色，磷化銦在光通信器件中應用廣泛。
第三代半導體材料，是在2000年以後提出，主要是以氮化鎵和碳化矽為主。2005 年以後開始出現超寬禁帶半導體。目前，以碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、金剛石（C）、氮化鋁（AlN）等具有寬禁帶（Eg＞2.3eV）特性的新興半導體材料，廣泛用於製作高溫、高頻、大功率和抗輻射電子器件，應用於半導體照明、5G通信、衛星通信、光通信、電力電子、航空航天等領域，已被認為是當今電子產業發展的新動力。
據了解，我國計劃把大力支持發展第三代半導體產業，寫入「十四五」規劃，計劃在2021-2025年期間，在教育、科研、開發、融資、應用等等各個方面，大力支持發展第三代半導體產業，以期實現產業獨立自主。這讓第三代半導體徹底大火了起來。
但從產業的角度來看，中國第三代半導體真正要火起來並不容易，面臨四大問題：
第三代半導體的生產步驟包括單晶生長、外延層生長以及器件/晶片製造，分別對應襯底、外延和器件/晶片。總體來說，第三代半導體產業目前主要處於國外企業壟斷的局面。
在第一代半導體面前，第三代半導體的產值非常的小。國外發展第三代半導體不是因為生意有多麼的大，是因為國防和科技信息技術的發展需要用到第三代半導體。同時，這是一個增量市場，也是企業可以尋求的增長空間。
從增量來源來看，5G、光伏智能電網、新能源汽車等是主要的增量來源。根據第3代半導體的發展情況，其主要應用為半導體照明、電力電子器件、雷射器和探測器、以及其他領域，每個領域產業成熟度各不相同。
從增量市場來看，5G、光伏智能電網、新能源汽車這些主要市場對半導體技術要求很高，屬於前沿技術。中國第三代半導體從材料，到設計，再到晶圓製造都是起步階段。除了國內個別企業有成熟的第三代半導體設計能力，產品可以批量出貨，其他還是小批量階段。國內第三代半導體要主導5G、光伏智能電網、新能源汽車這三大領域，還需要很長時間去沉澱和成長。
前沿新市場的需求並不大，幾十億美金的市場相對於整個全球半導體來講還不到百分之一。國內企業把機會瞄準傳統消費類電子應用，比如：充電器電源晶片、肖特基二極體、MOSFET。也有國內企業投入研發5G基站GaN PA，這是一塊20億美金的潛力市場。
中國半導體最大的瓶頸是人才。錢能解決很多問題，但不能解決眼下半導體產業人才短缺的問題，中國第三代半導體產業人才短缺更為明顯。
在中國的大地上，晶片依舊很火，各行各業都來做晶片。搶人，成為時下最大的風景。《中芯國際為什麼留不住人才》一度成為熱搜，甚至把所有的責備指向中芯國際。全國各地大建晶圓廠，產業人才哪裡找？
中國大陸企業做第三代半導體也就幾年時間，最初的人才來自海外。產業的發展需要大量人才，前期的人才培養遠遠跟不上產業的發展和擴張。從襯底材料到外延，再到晶圓製造，哪個環節都缺少人才。
總而言之，未來大國之爭也是晶片之爭，中國的晶片需要不斷強大起來！基於此，2020年11月17-20日，第五屆國際碳材料暨產業展覽會特設半導體專題，聚焦半導體產業鏈，從材料製備到半導體工藝加工，到產業化應用，邀請國內外知名專家與企業：西安電子科技大學張玉明教授、張金鳳教授、王曉剛教授、西安交通大學王宏興教授、哈爾濱工業大學科研院朱嘉琦教授、鄭州大學單崇新教授、武漢工程大學汪建華教授、寧波材料所江南研究員、中電十二所高級工程師李莉莉、廣東工業大學王成勇教授、上海化合積電半導體科技有限公司總經理張星、華僑大學陸靜教授、賽迪顧問、中關村天合寬禁帶半導體創新技術聯盟陸敏博士、全球能源網際網路研究院、愛發科（蘇州）技術研究開發有限公司研發部長左超、株洲中車時代副總工劉國友，進行深入探討，剖析超寬禁帶半導體材料的機遇與挑戰，共同助力「中國芯」崛起！