金刚石芯片，商用在即

金刚石近年在半导体行业崭露头角，成为行业焦点。为实现去碳化，行业力求更先进的半导体技术，氮化镓和碳化硅等材料的突破已助力行业超越硅的局限，广泛应用于可再生能源、电动汽车等减碳技术。金刚石作为新兴半导体材料，其硬度与亮度举世闻名，曾主要用于珠宝，现其特性在半导体领域展现巨大潜力，备受关注。

金刚石作为半导体材料，具有三大优势：出色的热管理、成本/效率优化及环保减排。其电阻率随温度升高而降低，因此在150℃下性能更佳，无需复杂冷却系统。金刚石散热性能卓越，制成的转换器轻小高效。在电动汽车等应用中，金刚石能显著降低成本、提高效率，并减少体积和重量。与碳化硅相比，金刚石芯片成本更低、能效更高、体积更小，且热管理更佳。金刚石将在电动汽车等节能领域发挥重要作用，市场潜力巨大。

金刚石绝缘性极高，其击穿电场强度达10 MV/cm，远超过硅、SiC和GaN。其导热性优异，适用于5G元件散热，确保稳定运行。金刚石衬底与氮化镓或碳化硅结合，可制造高效能功率器件，广泛应用于电动汽车、可再生能源等领域。作为优质散热器，金刚石衬底延长设备寿命，提高可靠性。随着清洁能源和汽车电气化的推进，金刚石衬底将发挥关键作用。2023年金刚石半导体基材市场价值1.51亿美元，预计至2030年将达3.42亿美元，亚太地区将主导市场。

高性能半导体材料虽优越，但面临成本高昂和金刚石晶片尺寸小等限制。碳化硅成本是硅的30-40倍，氮化镓更是高达650-1300倍，金刚石材料价格更是硅的10,000倍。为突破这些局限，多家公司正致力于金刚石量产技术。日本佐贺大学与Orbray成功制造2英寸金刚石功率半导体，美国Diamond Foundry则制造出直径约4英寸的单晶钻石晶圆。法国Diamfab公司也在金刚石芯片技术上取得进展，今年3月获得870万欧元首轮融资，由Asterion Ventures、法国政府等投资者支持。Diamfab由法国国家科学研究中心（CNRS）的奈尔研究所衍生，由两位纳米电子学博士和研究人员创办。

Diamfab在金刚石外延和掺杂技术上取得突破，拥有四项专利，专注于金刚石层生长、掺杂及电子元件设计。首轮融资将助力其建立试验生产线，加速金刚石半导体技术的工业化进程。Diamfab的金刚石技术实现高电流密度和击穿电场，超越SiC等现有材料，计划2025年实现4英寸晶圆生产。CEO Gauthier Chicot强调与合作伙伴的合作及减少半导体碳足迹的重要性。另一初创公司Advent Diamond专注于金刚石半导体量产，是唯一能在基底上生长单晶掺磷金刚石的公司，实现了n型半导体的制造，并在大面积生长掺硼金刚石层上取得进展，具备全面的元件设计、制造和表征能力。

Advent Diamond研发金刚石辐射探测器，为国防、商业和科学市场带来变革。探测器通过掺杂和本征金刚石层展现卓越性能，适用于多种辐射。面临晶片尺寸和缺陷挑战，但获机构资助推动技术发展。致力于金刚石半导体性能创新，推动电气化、电信和量子领域发展。Akhan Semiconductor利用低温技术打破金刚石使用限制，成功创建n型金刚石材料，并开发Miraj Diamond平台。结合CMOS硅与金刚石基板制成300毫米晶圆。今年成立新公司Diamond Quanta，专注半导体领域。其“统一金刚石框架”技术将金刚石转变为高性能半导体，有望重定义性能标准，满足现代行业需求。

尽管国内金刚石产量高，但在功能性应用及材料开发上仍滞后。西安电子科技大学芜湖研究院副院长王东指出，国内金刚石产业大而不强，在高端领域落后。在CVD金刚石研究上，美、欧、日领先，我国原创研究少。尽管全球在金刚石量产商用上均有挑战，但金刚石材料的优异特性有望在未来推动半导体材料领域取得重要进展。

*文章仅作行业交流分享，如涉及侵权，请联系删除。The article is only for industry communication and sharing. If it involves infringement, please contact us to delete it.