【DT半導體】獲悉，2月13日，根據日本EDP公司官網，宣布成功開發(fā)出全球最大級別30x30mm以上的金剛石單晶，刷新行業(yè)紀錄！此前30×30mm以上基板需采用多晶拼接技術，現(xiàn)可通過離子注入剝離技術實現(xiàn)大尺寸單晶基板。

單晶金剛石具有已知物質中最高的熱導率（>2000 W/m·K），是理想的高功率器件散熱材料。大尺寸晶圓量產將推動金剛石散熱片成本下降，擴展其在5G基站、電動汽車等領域的應用。

相關參數(shù)：

尺寸：15x15毫米至30x30毫米（15x15毫米以下的單晶基板已上市。）厚度：0.05至3毫米

晶面方向：(100)面偏角3°左右

氮含量：8ppm以下

X射線搖擺曲線半峰寬：20至80弧秒（與現(xiàn)有產品相當）

新開發(fā)的金剛石單晶圖（32 x 31.5mm）

EDP未來開發(fā)規(guī)劃

短期目標（2025年）：

1英寸晶圓（直徑25mm）：計劃2025年4月底前發(fā)售，面積較現(xiàn)有半英寸晶圓（直徑12.5mm）提升4倍，支持多器件集成制造。

2英寸晶圓（直徑50mm）：通過4片30×30mm單晶拼接開發(fā)50×50mm馬賽克晶體，目標2025年12月實現(xiàn)商品化，兼容現(xiàn)有半導體制造設備。

中長期規(guī)劃：

單晶尺寸突破50×50mm：預計需2～3年開發(fā)周期，直接實現(xiàn)2英寸單晶晶圓。

4英寸馬賽克晶圓（直徑100mm）：基于50×50mm單晶拼接，滿足金剛石器件大規(guī)模量產需求。

EDP公司背景和技術領域

日本EDP公司（株式會社EDP）是日本產業(yè)技術綜合研究所（產總研）下屬的一家高科技企業(yè)，主要致力于金剛石半導體技術的發(fā)展。EDP公司在金剛石半導體領域具有顯著的技術優(yōu)勢和領先地位，其主要產品包括高濃度硼摻雜金剛石基板、人造金剛石生產用大型籽晶和半導體用大型基板等。

日本EDP公司在金剛石半導體技術領域的研發(fā)成果和歷史進展如下：

1、大尺寸單晶金剛石基板的開發(fā)：

2023年8月，EDP公司成功開發(fā)了高濃度硼摻雜的金剛石基板，并實現(xiàn)了其商品化。這些基板包括低電阻自支撐金剛石基板和外延生長基板，尺寸限制在7mm×7mm，但通過11月推出的15x15mm單晶，成功擴大了低電阻基板的面積，實現(xiàn)了商品化。

2024年10月，EDP公司進一步開發(fā)了更大尺寸的單晶，尺寸達到10x10mm、0.2x0.3mm、12.5x12.5mm等，基本特性與2023年8月產品一致。

2、高濃度硼摻雜金剛石基板的應用：

這些高濃度硼摻雜的金剛石基板主要用于功率電子器件，具有優(yōu)異的電氣性能和熱耐受性，適用于大功率、穩(wěn)定電源的應用場景，如電動汽車、飛行汽車和發(fā)電站等。

全球金剛石半導體的競爭格局

Diamond Foundry：2023年通過異質外延技術制造出直徑100毫米的單晶金剛石晶圓（110克拉），熱導率達2400W/(m·K)，應用于AI、電動汽車等領域。其新型逆變器比Tesla 3縮小6倍尺寸。

Element Six：聯(lián)合日本Orbray、法國HiquteDiamond等企業(yè)，推進4英寸單晶金剛石材料研發(fā)，目標突破超寬帶隙半導體技術。

Akash Systems：獲美國政府1820萬美元補貼，開發(fā)金剛石散熱技術，提升GPU散熱效率，應用于數(shù)據中心。

中國在金剛石單晶的研發(fā)和生產方面發(fā)展迅速，有多家企業(yè)和研究機構：

西安交通大學：王宏興教授團隊在金剛石半導體材料領域取得了重大突破，成功開發(fā)出2英寸異質外延單晶金剛石自支撐襯底，并實現(xiàn)了批量化生產。該團隊采用微波等離子體化學氣相沉積（MPCVD）技術，通過優(yōu)化工藝參數(shù)，實現(xiàn)了高質量、大尺寸金剛石單晶的生長。

寧波晶鉆科技股份有限公司：該公司成功研制出60 mm × 60 mm（長邊尺寸72.29 mm）CVD大尺寸同質外延金剛石襯底，展現(xiàn)了中國在金剛石材料領域的強大研發(fā)和生產能力。

中國科學院半導體研究所：金鵬團隊采用激光切割圖案化工藝，在Ir/YSZ/Si復合襯底上實現(xiàn)了2英寸異質外延自支撐金剛石單晶的制備，為傳統(tǒng)光刻圖案化方案提供了一種更簡單、更經濟的替代方案。

黃河旋風：開發(fā)直徑2英寸CVD多晶金剛石熱沉片，熱導率超2000W/(m·K)，合作廈門大學研發(fā)芯片散熱方案

北京大學：聯(lián)合南方科技大學和香港大學，成功開發(fā)一種能夠批量生產大尺寸超光滑柔性金剛石薄膜的制備方法，這一創(chuàng)新成果不僅在材料科學領域具有里程碑意義，也為金剛石薄膜的商業(yè)化應用鋪平了道路。

總體而言，全球金剛石領域正處于快速發(fā)展階段，各國企業(yè)和研究機構都在積極探索新技術、新應用，推動金剛石在半導體、電子器件、量子計算等領域的廣泛應用。

參考信息：本文素材和圖片來自EDP官網及網絡公開信息，本平臺發(fā)布僅為了傳達一種不同觀點，不代表對該觀點贊同或支持。如果有任何問題，請聯(lián)系?19045661526（同微信）。