“终极功率半导体取得突破”的背后，是难得的努力与执着

近一周以来，不少媒体都报道了日本在金刚石半导体开发取得突破性进展的消息，其内容基本源自财联社1月18日前后的一篇新闻稿。我们查阅了国内外的新闻后，尝试从另一个角度通俗地讲一下这个事件的背景信息。

取得这次进展的有两个合作单位：

1）日本Orbray公司（中文名字“奥比睿”），负责大面积晶圆的制作；

2）日本佐贺大学（Saga University），项目领导人是嘉数诚教授（网上大都写成“嘉数教授”）。

先讲讲Orbray公司——

Orbray这个名字是从2023年1月1号开始启用的，它由两家公司合并而成：

- Adamant Namiki精密珠宝公司（我们可以简称为“Namiki”）

- Akita Adamant公司（不妨简称为“Akita”）

两家公司目前已经同属Adamant Namiki集团，合并的目的是提高该集团的综合竞争力。这个消息可以在2022年12月16日前后的相关新闻中找到。

Namiki虽然听上去像是一家做珠宝材料的企业，但事实上它的主营业务覆盖了半导体、光通信和医疗设备，并且在金刚石行业十分有名，因为去年4月份它曾经开发了直径为2英寸的单晶圆，并将其命名为 Kenzan Diamond。

▲ 右侧为Namiki于2022年4月制作的2英寸晶圆，左侧为普通大小的种晶片

这种晶圆的生产难度极大。据当时的报道称，Namiki和佐贺大学合作，采用“阶梯流生长”的原理在蓝宝石衬底上生长金刚石晶片，这才一举获得了成功，并且可以投入量产。

之前有人问：“金刚石晶片不是可以做到8英寸了吗？”那个指的是多晶金刚石，在半导体行业一般用作散热片。相比之下，单晶金刚石由于其原子排列的一致性比较强，可以用作半导体的衬底（substrate，可通俗理解为半导体的“地基”）。

经过此次的技术突破，用金刚石制成的半导体能以1平方厘米875兆瓦的功率运行，且电力损耗被认为可减少到硅制产品的五万分之一。

与碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）产品相比（两者被称为“新一代功率半导体材料”），金刚石半导体的综合性能更加出色。它能够在高频、高功率、高电压以及强辐射等十分恶劣的环境中运行，所以被称为“终极半导体材料”。

业内预计，2025年单晶金刚石的市场需求有望达到65.4亿美元，2022～2025年的累计需求为138亿美元左右。（该数据未经我们核实，请谨慎参考）

再谈谈佐贺大学——

它成立于1920年，并在1949年设立了大学教育。2003年，旧佐贺大学和佐贺医科大学合并，成为了我们现在看到的“国立佐贺大学”。

在佐贺大学的官方页面上，我们可以看到一则很显眼的新闻，讲的就是嘉数诚教授在金刚石半导体项目上长达20年的经历和成就。

▲ 图源：佐贺大学官网

在阅读了该文以及日经新闻的相关报道之后，我们深切地感受到日本在金刚石半导体领域的努力和执着。

日经新闻甚至表示，埃隆马斯克的“星链”也将极大地扩张金刚石半导体市场，因为相比金刚石而言，用其他材料制作的半导体在宇宙射线的作用下更加容易发生“软错误”（即soft error）。因此，结合其他业内专业文案来看，相比耳熟能详的珠宝行业而言，培育钻石/金刚石在半导体领域（以及整个工业领域）的应用量是巨大的。

另外，从宏观角度观察，日本似乎从一开始就盯准了人造金刚石/培育钻石在半导体及工业领域的应用，并且不太重视这类材料在珠宝行业的拓展。 我们不评论这种战略选择，但尊重其背后的决心和汗水。

去年，当“2英寸晶圆”横空出世的时候，我们曾经采访过时任左文科技公司合伙人的王卓先生，就日本的CVD行业进行了对话探讨。今天我们重拾该视频作为文章结尾，并在此希望中国的业内人士能高度重视人造金刚石在工业领域的应用前景。

也许，未来和我们想象的并不太一样。

祝各位春节愉快。

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