这条芯片赛道，日本又领先了

得益于日本的进步，性能比现有材料高出一个数量级的金刚石功率半导体正越来越接近商业可行性。

这种半导体由合成金刚石制成，由于其热导率和其他特性，金刚石被称为终极半导体材料。

金刚石特别适合用于功率半导体，因为作为绝缘体，金刚石的电气强度是硅的 33 倍。金刚石功率半导体还可在大约 5 倍高温的环境中工作，理论上可处理大约 50,000 倍的电力。

碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）作为下一代半导体衬底也备受关注，但金刚石的性能要高得多。

使用巴利加性能系数，金刚石的性能是碳化硅的 80 多倍，是氮化镓的 10 多倍。巴利加性能系数得分越高，意味着材料越能显著降低功率损耗。

金刚石半导体正被考虑用于需要大功率、稳定电源的应用，包括电动汽车、飞行汽车和发电站。金刚石半导体还具有耐高温和耐辐射的特性，预计可适用于核电和太空等领域。

金刚石作为半导体材料的研究已经进行了三十多年，但面临着许多障碍。

金刚石的硬度使其难以以电子设备所需的精度进行研磨和加工。金刚石在半导体中长期使用时也会变质。尝试用金刚石形成更大的基板是一项特别的挑战，而成本阻碍了其商业化。

但经过过去几年的长足进步，金刚石半导体预计将在明年至2030年间进入商业化阶段。日本在该领域的研发方面处于领先地位。

2023年，日本佐贺大学团队成功开发出全球首个采用金刚石半导体的电源电路。东京精密部件制造商Orbray开发出可量产2英寸金刚石晶圆的技术，突破了之前1英寸的极限。该公司预计很快将开发出4英寸晶圆。

东京的一家初创公司 Power Diamond Systems 于 12 月开发出一种金刚石元件，能够处理世界领先的 6.8 安培电流。该公司计划在几年内开始运送样品。

北海道另一家初创公司大隈钻石设备公司 (Ookuma Diamond Device) 正在福岛县建造一家工厂，将大规模生产钻石半导体。该工厂将于 2026 财年开始运营，目标是将半导体安装在用于清除受灾福岛第一核电站残骸的设备中。

随着商业用途的期待越来越高，涉及相关领域的上市公司可能会受到更多关注。生产用于研究设施的精密设备的JTEC公司拥有利用等离子抛光高硬度材料表面的独特技术。

该公司已经成功高效且无损地抛光了世界领先尺寸的单晶金刚石基板，并已接到用于金刚石材料加工的开发设备的订单。该公司的目标是到 2027 年 6 月结束的财年，将相关业务的销售额提高到 7 亿日元（490 万美元），是本财年目标的两倍多。

EDP 是东京证券交易所创业板上市的公司，也是日本唯一一家生产和销售用于珠宝的人造钻石种子的公司。该公司利用日本产业技术综合研究所开发的技术，建立了生产世界最大单晶的系统。

如果未来钻石半导体得到广泛应用，那么稳定供应高品质的人造钻石将至关重要。目前，大部分人造钻石产自印度和中国。

合成钻石批发商 Pure Diamond 的代表董事伊藤卓也 (Takuya Ito) 表示：“合成钻石的生产取决于公司的技术能力，而不是所使用的机器。”

伊藤补充说，每家公司都会定制生产设备，并使用自己的配方来生产合成钻石，因此质量和尺寸差异很大。最近，一家韩国公司开发了更快速生产合成钻石的技术。