9月16日,据媒体报道,钻石功率半导体由合成钻石制成,由于热导性和其他特性,被称为“终极半导体材料”。其性能比现有材料超出一个量级,随着日本厂商研究取得进展,钻石功率半导体正逐渐接近商业化。
据报道,钻石特别适合用于功率半导体,因为其电气强度约是硅的33倍。钻石功率半导体可在约五倍热的环境中运行,电力损耗可减少到硅制产品的五万分之一。
碳化硅和氮化镓同样也是备受关注的下一代半导体材料,但钻石性能远高于两者。以巴利加优值(Baliga figure of merit,BFOM)来看,钻石性能是碳化硅的80倍以上,是氮化镓的10倍以上。
钻石半导体有望用于需要大量稳定电源的应用,包括电动车、飞行汽车和发电站;其耐高温和抗辐射特性也有望用于核能和太空等领域。然而,钻石作为半导体材料也面临诸多困难,如硬度关系,很难按电子设备所需的精度进行研磨和加工,同时长时间用于半导体也可能变质,此外成本也影响商业化进程。
但据日经报导,随着长时间发展,钻石半导体有望明年至2030年间进入商业化阶段,日本厂商在该研发领域进展较快。
2023年,日本佐贺大学团队成功开发世界上第一个采用钻石半导体的功率电路;东京精密元件制造商Orbray已开发2英寸钻石晶片的量产技术,很快将开发4英寸晶圆;日本初创公司Power Diamond Systems开发出一种钻石元件,可处理世界领先的6.8安培电流,计划几年内开始出样品;另外一家初创公司Ookuma Diamond Device在福岛县建厂,将量产钻石半导体,目标2026财年开始营运。
值得一提的是,研究制造精密设备的JTEC Corporation拥有电浆拋光高硬度材料表面的独特技术,其已成功拋光世界领先尺寸的单晶钻石基础材料,并获得加工钻石材料的开发设备订单。