金剛石半導(dǎo)體研發(fā)進(jìn)展
       1、2023年12月，太原理工大學(xué)周兵課題組和武漢大學(xué)袁超課題組合作，在金剛石/氮化鎵薄膜生長(zhǎng)工藝與熱物性表征領(lǐng)域有了新的研究進(jìn)展，研究了MPCVD中通過控制形核偏壓和生長(zhǎng)溫度對(duì)金剛石/氮化鎵多層結(jié)構(gòu)中微觀結(jié)構(gòu)和熱物性的調(diào)控。結(jié)果表明，通過控制金剛石生長(zhǎng)工藝條件來調(diào)控金剛石/氮化鎵多層結(jié)構(gòu)中的熱物性結(jié)果是可行且有效的。這項(xiàng)工作進(jìn)一步優(yōu)化了氮化鎵表面金剛石的MPCVD生長(zhǎng)工藝，并有望為氮化鎵HEMTs實(shí)現(xiàn)高效的散熱從而提升器件性能提供一種潛在的方案。
       2、2023年11月，哈爾濱工業(yè)大學(xué)與華為專利，是“一種基于硅和金剛石的三維集成芯片的混合鍵合方法”。這項(xiàng)專利涉及芯片制造技術(shù)領(lǐng)域，主要是實(shí)現(xiàn)了以Cu/SiO2混合鍵合為基礎(chǔ)的硅/金剛石三維異質(zhì)集成。三維集成技術(shù)能實(shí)現(xiàn)多芯片、異質(zhì)芯片集成等多層堆疊的三維（3D）集成，但電子芯片的熱管理面臨極大的挑戰(zhàn)。
       3、2023年10月，Diamond Foundry公司首先采用了一種稱為鉆石晶圓異質(zhì)外延的極其復(fù)雜的技術(shù)，創(chuàng)造了世界上首個(gè)單晶鉆石晶圓，直徑100毫米、重110克拉。DF公司可以實(shí)現(xiàn)將鉆石直接以原子方式與集成電路晶圓粘合，晶圓厚度可以達(dá)到埃米精度，也為半導(dǎo)體向納米甚至埃米級(jí)打下了基礎(chǔ)。同時(shí)，DF公司宣布已開發(fā)出一款電動(dòng)汽車逆變器，利用其金剛石晶圓技術(shù)實(shí)現(xiàn)更高效的電動(dòng)汽車。這種新的小型化水平是通過由金剛石晶圓與成熟的碳化硅芯片組成的智能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。
       4、2022年，日本佐賀大學(xué)嘉數(shù)教授與精密零部件制造商日本Orbray合作開發(fā)出了用金剛石制成的功率半導(dǎo)體，并以每平方厘米875兆瓦的電力運(yùn)行。在金剛石半導(dǎo)體中，輸出功率值為全球最高，在所有半導(dǎo)體中也僅次于氮化鎵產(chǎn)品的約2090兆瓦。此外，Orbray研發(fā)了一種以藍(lán)寶石（Sapphire）為襯底，異質(zhì)外延生長(zhǎng)（Heteroepitaxial Growth）金剛石晶圓生長(zhǎng)方法，如今已經(jīng)成功制備出直徑為2英寸的晶圓。
       部分金剛石半導(dǎo)體相關(guān)公司規(guī)劃

       1、晶鉆科技。晶鉆科技自2013年成立以來，一直致力于研究開發(fā)大尺寸CVD單晶及多晶金剛石材料的生產(chǎn)及應(yīng)用。目前，晶鉆科技自研的MPCVD金剛石生長(zhǎng)設(shè)備經(jīng)過不斷升級(jí)迭代，已實(shí)現(xiàn)2英寸以上高品質(zhì)、低缺陷密度單晶金剛石的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高精密可控氣體摻雜，可滿足高端功能器件的摻雜要求，能根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景提供產(chǎn)品定制化服務(wù)。

       2、DF的發(fā)展規(guī)劃。單晶金剛石晶圓是解決限制人工智能和云計(jì)算芯片、電動(dòng)汽車電力電子和無線通信芯片的熱挑戰(zhàn)的終極新技術(shù)組件。2013+，將可持續(xù)創(chuàng)造的鉆石引入開采的鉆石，無論在哪里開采；2023+，引入單晶金剛石晶圓，并在每個(gè)芯片后面放置一顆金剛石；2033+，引入金剛石作為半導(dǎo)體，并發(fā)揮其17，200倍于硅的半導(dǎo)體優(yōu)勢(shì)。

       3、日本初創(chuàng)OOKUMA公司。計(jì)劃將金剛石半導(dǎo)體推向?qū)嵱没?，最早將?026年度投產(chǎn)。日本佐賀大學(xué)的研究表明，與現(xiàn)在主流的硅基半導(dǎo)體相比，金剛石半導(dǎo)體可在5倍的高溫和33倍的高電壓下工作。性能比常見的第三代半導(dǎo)體碳化硅和氮化鎵出色。報(bào)道稱，OOKUMA公司生產(chǎn)的金剛石半導(dǎo)體器件將首先用于福島第一核電站的核廢料處理。為查看和清理福島第一核電站堆芯熔毀后留下的熔融燃料，OOKUMA公司計(jì)劃以處理核電站廢堆為契機(jī)量產(chǎn)金剛石半導(dǎo)體，為力爭(zhēng)應(yīng)用于衛(wèi)星通信，該公司與三菱電機(jī)等啟動(dòng)了聯(lián)合研究，年內(nèi)還將與日本廠商推進(jìn)用于純電動(dòng)汽車器件的開發(fā)。

       4、國(guó)機(jī)精工。國(guó)機(jī)精工與河南省新材料投資集團(tuán)有限公司以國(guó)機(jī)精工現(xiàn)有超硬材料業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)共同組建金剛石公司。未來幾年，國(guó)機(jī)精工發(fā)展前景和利潤(rùn)貢獻(xiàn)比較大的業(yè)務(wù)主要有：一是精密特種軸承業(yè)務(wù)，隨著我國(guó)航天以及國(guó)防事業(yè)的發(fā)展，有望持續(xù)拉動(dòng)該部分業(yè)務(wù)增長(zhǎng)；二是超硬材料磨具業(yè)務(wù)，較為看好在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展的機(jī)會(huì)；三是MPCVD法生產(chǎn)大單晶（多晶）金剛石業(yè)務(wù)，如果該部分業(yè)務(wù)的應(yīng)用場(chǎng)景在未來逐步落地，將為整個(gè)金剛石行業(yè)發(fā)展開辟新的較為廣闊的發(fā)展空間。

       5、四方達(dá)。公司深耕復(fù)合超硬材料二十年，一直專注于金剛石領(lǐng)域的研究和開發(fā)，關(guān)注著金剛石在半導(dǎo)體等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展，是國(guó)內(nèi)規(guī)模優(yōu)勢(shì)明顯的復(fù)合超硬材料企業(yè)。相關(guān)研究顯示，高品質(zhì)大尺寸超純CVD金剛石可用于珠寶首飾、精密刀具、光學(xué)窗口、芯片熱沉、半導(dǎo)體及功率器件等高端先進(jìn)制造業(yè)及消費(fèi)領(lǐng)域，公司自主研發(fā)的MPCVD設(shè)備及CVD金剛石工藝用于生產(chǎn)高品質(zhì)大尺寸超純CVD金剛石。公司將CVD功能性金剛石業(yè)務(wù)作為公司重要戰(zhàn)略方向，聚焦CVD金剛石產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)技術(shù)研發(fā)，加快CVD金剛石技術(shù)進(jìn)步及產(chǎn)業(yè)化。

       6、中兵紅箭。公司正在研發(fā)金剛石半導(dǎo)體襯底材料（芯片晶圓原材料），目前采購(gòu)該類產(chǎn)品均為高校、研究所客戶，主要用于器件工藝開發(fā)和研究，我們尚處于實(shí)驗(yàn)室階段，下游半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)的器件技術(shù)也處于試驗(yàn)論證階段，該類型產(chǎn)品距離規(guī)?；袌?chǎng)應(yīng)用還有很長(zhǎng)一段路要走，尚未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

       7、沃爾德。公司能夠掌握三大CVD金剛石生長(zhǎng)技術(shù)（熱絲CVD/直流CVD/微波CVD），在熱沉器件、污水處理電極、醫(yī)療器件等CVD工業(yè)領(lǐng)域已率先實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，光學(xué)窗口技術(shù)端突破。公司已經(jīng)掌握CVD法三大制備工藝，共有MPCVD設(shè)備100臺(tái)。單晶金剛石熱沉產(chǎn)品用于5G微波射頻功率放大器的散熱，已完成客戶的兩輪測(cè)試。

       8、惠豐鉆石。2022年8月成功研發(fā)出CVD培育鉆產(chǎn)品，達(dá)可售標(biāo)準(zhǔn)。

       9、晶盛機(jī)電。MPCVD設(shè)備生產(chǎn)、晶體生長(zhǎng)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)成功完成10克拉高品級(jí)人造鉆石的培育。

       10、力量鉆石。公司的金剛石單晶和金剛石微粉大量供給國(guó)內(nèi)知名線鋸生產(chǎn)企業(yè)，公司IC芯片加工用八面體金剛石擁有全系列核心技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，擁有相關(guān)專利5項(xiàng)，可用于半導(dǎo)體加工制程中的CMP工藝。力量鉆石內(nèi)部人士表示，公司目前已有產(chǎn)品可以用在芯片加工上。

       11、黃河旋風(fēng)。公司的金剛石在禁帶寬度、電子遷移度、熱傳導(dǎo)率等諸多方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)出色于其他半導(dǎo)體材料，被譽(yù)為“終極功率半導(dǎo)體”。公司成立有自己的實(shí)驗(yàn)室，目前還在研發(fā)階段。

       12、中南鉆石。公司已制備出大尺寸超高純金剛石半導(dǎo)體晶片和金剛石多晶散熱薄膜。

       13、光智科技。光智科技對(duì)金剛石工藝僅處于研發(fā)階段。

       （注：企業(yè)排名不分先后）