日本金剛石半導(dǎo)體技術(shù)可能會在 2025-2030 年帶來實際應(yīng)用

日本在金剛石半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用一直處于全球*地位，盡管面臨技術(shù)挑戰(zhàn)，但金剛石半導(dǎo)體以其*的性能而聞名，其技術(shù)突破*早可能在 2025年至2030年帶來實際應(yīng)用。

據(jù)日經(jīng)新聞報道，佐賀大學(xué)于2023年成功開發(fā)了世界上*個由金剛石半導(dǎo)體制成的功率器件。同年，該大學(xué)與日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)（JAXA）合作開發(fā)了用于太空通信的高頻金剛石半導(dǎo)體元件。

總部位于東京的精密零件制造商Orbray成功開發(fā)了2英寸金剛石晶圓的量產(chǎn)技術(shù)，突破了尺寸制造的極限。該公司預(yù)計將很快完成4英寸基板的研發(fā)。此外，由豐田和電裝共同出資的Mirai Technologies正在與Orbray合作開發(fā)車載金剛石功率器件，目標是在2030年代實現(xiàn)商業(yè)化。

Orbray還與英美資源集團（Anglo American plc）合作，推進其人造金剛石基板業(yè)務(wù)，重點開發(fā)用于功率半導(dǎo)體和通信的大直徑金剛石基板。該公司計劃擴大其在日本秋田縣的生產(chǎn)設(shè)施，預(yù)計將于2029年*公開募股。

Power Diamond Systems是一家從早稻田大學(xué)分拆出來的日本初創(chuàng)公司，于 2023年成功開發(fā)了一項技術(shù)，以提高金剛石功率器件的載流能力。該公司計劃在未來幾年推出樣品，并已與九州工業(yè)大學(xué)建立了合作伙伴關(guān)系。

與此同時，由北海道大學(xué)和國立產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（AIST）衍生而來的初創(chuàng)公司Ookuma Diamond Device正在福島縣大隈市建造一家大型量產(chǎn)工廠。該設(shè)施預(yù)計將于2026財年（2026年4月至2027年3月）開始運營，旨在將其產(chǎn)品用于福島*核電站的核廢料清除設(shè)備。

這些核廢料是2011年福島核泄漏事故中反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)和核燃料熔化產(chǎn)生的高放射性殘留物。只有像金剛石半導(dǎo)體這樣能夠承受高輻射的設(shè)備才能處理它們。

金剛石半導(dǎo)體加速商業(yè)化的潛力引起了人們對相關(guān)業(yè)務(wù)的更多關(guān)注。例如，JTEC公司專門為研究機構(gòu)生產(chǎn)精密設(shè)備，并開發(fā)了一種用于拋光高硬度材料表面的等離子技術(shù)。

EDP公司是日本*一家從事寶石用人造金剛石種子生產(chǎn)和銷售的公司，擁有世界上*大的單晶生產(chǎn)機制。該公司還從事金剛石半導(dǎo)體基片和工具材料的生產(chǎn)。

隨著金剛石半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，合成金剛石的質(zhì)量和穩(wěn)定供應(yīng)變得越來越重要。住友電工在20世紀80年代生產(chǎn)了世界上*大的人造金剛石單晶體，命名為 “SumiCrystal”，使用的是高質(zhì)量的工業(yè)應(yīng)用材料。

目前，大部分人造金剛石生產(chǎn)集中在印度和中國。韓國于2024年開發(fā)出一種技術(shù)，縮短生產(chǎn)人造鉆石所需的時間。韓國基礎(chǔ)科學(xué)研究所（IBS）發(fā)表在《自然》雜志上的一項研究介紹了一種新技術(shù)，該技術(shù)使用一種由鎵、鎳和其他材料組成的液態(tài)金屬合金，可在150分鐘內(nèi)制造出人造鉆石。

日本在金剛石半導(dǎo)體技術(shù)方面的進步令人矚目，預(yù)計到2025-2030年間將實現(xiàn)多項實際應(yīng)用。憑借其在材料制備、器件設(shè)計和應(yīng)用拓展方面的優(yōu)勢，日本有望在電動汽車、電力電子、5G/6G通信和量子計算等領(lǐng)域*金剛石半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展。然而，成本控制、技術(shù)成熟度和市場競爭等挑戰(zhàn)仍需克服。