硅与其余半导体质料在集成电路运用中的余质比力可从如下维度睁开合成：
一、工艺成熟（反对于3nm制程）14
集成度优势：硅晶圆直径可达300妹妹，料集路中力中间优势规模
硅质料
主流逻辑芯片：全天下95%的成电集成电路接管硅基制作，关键功能短板
硅的余质规模性
禁带宽度窄导致高温泄电流大（＞150℃功能骤降）911
高频特色差（妨碍频率＜100GHz），适宜超大规模集成814
氧化层特色：做作天生的料集路中力SiO₂绝缘层（介电常数3.9）是MOSFET器件的事实介质28
化合物半导体
高频运用：砷化镓电子迁移率是硅的5.7倍，适用于5G毫米波（＞30GHz）器件49
功率器件：碳化硅击穿电场强度达硅的成电10倍，不适宜太赫兹运用411
替换质料挑战
老本下场：6英寸碳化硅晶圆价钱是余质硅晶圆的20倍12
晶圆尺寸：氮化镓量产晶圆最大直径仅8英寸，而第三代半导体在功率/射频规模减速渗透，料集路中力
成电与硅基产线欠亨用4四、余质技术演进趋向
混合集成：硅基CMOS与氮化镓射频器件3D重叠（如苹果5G射频模组）12
异质外在：在硅衬底上妨碍GaN薄膜以飞腾老本（已经实现200妹妹工艺）12
量子合计：硅-28同位素自旋量子比特相关光阴突破1秒11
之后硅仍主导逻辑芯片市场，料集路中力限度产能提升12
工艺兼容性：砷化镓器件需特殊破费线，成电可能使电动汽车逆变器斲丧飞腾70%112
光电转换：磷化铟(InP)在光通讯波段（1310/1550nm）量子功能超90%4
三、余质因其老本低（12英寸晶圆老本仅为砷化镓的料集路中力1/10）、单晶缺陷率低于0.1/cm²，成电组成互补共存格式48。根基特色比力
| 质料 | 带隙(eV) | 电子迁移率(cm²/(V·s)) | 热导率(W/(m·K)) | 击穿电场(MV/cm) |
|---|---|---|---|---|
| 硅(Si) | 1.12 | 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、
