半导体是指常温下导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。常用的半导体分为元素半导体和化合物半导体。元素半导体是由单一元素制成的半导体材料,主要有硅、锗、硒。化合物半导体分为二元系、三元系、多元系和有机化合物半导体。二元系化合物半导体包括III-V 族化合物(如砷化镓、磷化镓、磷化因等)、II-VI 族化合物(如硫化镉、硒化镉、碲化锌、硫化锌等)、IV-VI 族化合物(如硫化铅、硒化铅等)、IV-IV 族化合物(如碳化硅)。三元系和多元系化合物半导体主要指三元和多元固溶体,如镓铝砷固溶体、镓锗砷磷固溶体等。有机化合物半导体包括萘、蒽、聚丙烯腈等,尚处于研究阶段。
半导体材料历经三个发展阶段,目前,硅是最主要的半导体材料。半导体材料经历了“硅、锗——砷化镓、磷化铟——碳化硅、氮化镓、氧化锌、氮化铝”三个发展阶段。其中,因含量丰富、提纯简便、绝缘性能好的特性,硅成为应用最多的半导体材料,95%以上的半导体器件、99%左右的集成电路都由硅半导体材料制造。第二代半导体材料则因电子迁移率高而具有快速传导电流、极高速率传输数据能力,大多用于光通讯、卫星通讯等领域。第三代半导体材料由于具有发光效率高、频率高等特点,广泛应用于蓝绿紫光的发光二极管、半导体激光器等方面。
半导体产品主要分为四类,即集成电路、光电子器件、敏感器件和分立元件。其中,集成电路是一种微型电子器件或部件,采用一定的工艺把电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互联,制作在一小块或几小块半导晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内。按照导电类型划分,集成电路可分为单极集成电路和双极集成电路。单极型制作工艺简单,功耗较低,代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS 等;双极型工艺复杂,功耗较大,代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL 等。按照功能用途划分,集成电路可分为逻辑器件、存储器、微处理器件及模拟器件四大类。其中,逻辑器件可分为标准逻辑IC 和专用逻辑IC,前者通过集成电路的组合实现各类功能,后者指特定用途集成电路,允许用户自行设计;存储器分为易失性存储器和非易失性存储器,二者的代表产品分别为DRAM、NAND Flash;微处理器件可分为通用高性能微处理器、嵌入式微处理器、数字信号处理器和微控制器等;模拟电路可分为通用型模拟电路(如运算放大器、有源滤波器、数-模/模-数变换器等)、专用型模拟电路(如在音响系统、电视接收机、录像机等领域专门应用的电路等)以及单片集成系统(如单片发射机、单片接收机等)。
2017 年全球半导体行业收入增速高达22%,全球半导体行业迎来上行周期。根据WSTS 数据显示,2011-2016 年间,全球半导体行业景气度下行,自2010 年全球半导体行业收入创32%的高增速之后,在2017 年之前,全球半导体行业收入最高增速为2014 年的10%,其他年份增速缓慢,甚至出现负增长。受益于人工智能、工业互联网等带来的强劲半导体需求,2017年全球半导体行业收入又创22%的高增速。
2017 年亚太地区半导体收入占比最高,增幅仅次于美国,位列全球第二。根据WSTS 统计数据,2017 年亚太地区半导体收入占全球半导体总收入的60%,美国、欧洲及日本占比分别为21%、9%、9%。在同比增速方面,2017 年,美国半导体收入增幅最大达35%,亚太地区较2016 年同比增长19%,增速居于全球第二。