“金刚石”芯片来了？元素六主导美国项目

中国粉体网讯  近日，元素六（Element Six, E6）正在主导美国一个关键项目-开发使用单晶(SC)金刚石衬底的超宽带高功率半导体。该项目是由美国国防高级研究计划局（DARPA）主导的超宽带隙半导体（UWBGS）计划的一部分，旨在开发下一代面向国防和商业应用的先进半导体技术，突破半导体的性能和效率极限。

行业现状

半导体行业正处于一个转型的关键时期，超宽带隙（UWB）半导体的出现有望彻底改变功率电子、通信以及各类高科技应用的格局。先进材料的使用，特别是在高功率和高频应用中展现出超强性能的单晶（SC）金刚石衬底成为其核心。

目前，虽然制备的大尺寸金刚石晶圆可应用于热沉和光学领域，但在电子级半导体领域的商业化应用存在很多难题。比如大尺寸单晶金刚石的合成、剥离及研磨抛光的技术问题还有待进一步解决。

为此，元素六与多个半导体行业的关键参与者建立了战略合作伙伴关系，包括法国的Hiqute Diamond、日本的Orbray、雷神公司，以及美国的斯坦福大学和普林斯顿大学。这些合作将晶体位错工程、射频氮化镓技术以及材料表面和体积处理的专业知识集成在一起，对于推动超宽带隙半导体技术的发展至关重要。

元素六

元素六是钻石公司戴比尔斯（De Beers）的子公司，总部位于英国伦敦，是单晶金刚石和多晶金刚石合成方面的领军企业，其在化学气相沉积（CVD）技术方面拥有丰富的经验，该公司表示将开发4英寸(100mm)器件级金刚石衬底。

图源：eeNews

SC金刚石衬底是实现先进电子产品的关键，包括大功率射频开关、雷达和通信放大器、高压功率开关、极端环境的高温电子产品、深紫外(UV)led和激光器，支撑着数十亿美元的系统市场。

在单晶金刚石方面，元素六能够生产出高质量且具有高度有序晶体结构的单晶金刚石晶圆。目前，SC金刚石衬底已用于CERN大型强子对撞机的监测系统，并帮助发现了希格斯玻色子粒子。

在多晶金刚石方面，公司的多晶金刚石晶片直径已超4英寸，被广泛应用于EUV光刻中的光学窗口以及高功率密度Si和氮化镓(GaN)半导体器件的热管理应用。

此外，在高压器件方面，该公司与瑞士企业ABB合作，实现了首款高压块状金刚石肖特基二极管，展示了基于金刚石的半导体在改变功率电子领域中的潜力。

市场潜力

超宽带隙半导体市场潜力巨大，仅功率电子市场预计在未来几年将达到数百亿美元，其中汽车、航空航天、电信和可再生能源行业将占据重要份额。

元素六表示，公司正在与其合作伙伴扩展在金刚石技术方面的核心能力。通过与日本Orbray进行知识产权和设备的交叉许可，扩大单晶金刚石晶圆的生产规模，并在超宽带隙半导体市场中占据更大的市场份额。另外，该公司近日在俄勒冈州波特兰市完成了一个先进的CVD设施的建设和调试，该设施由可再生能源驱动，能够大规模生产高质量的单晶金刚石基板。

元素六首席技术专家Daniel Twitchen教授表示：“我们很荣幸能与其他DARPA UWBGS项目合作伙伴携手合作。自20世纪50年代工业金刚石首次实现规模合成以来，就已颠覆了多个市场，我相信UWBGS的技术突破将有助于开启半导体行业未来70年的机遇。”

参考来源：

1.eeNews，Carbontech，元素六官网

2.刘俊杰等：半导体用大尺寸单晶金刚石衬底制备及加工研究现状.人工晶体学报

（中国粉体网编辑整理/轻言）

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