日本佐贺大学将“金刚石半导体”投入实际应用

原创 DT半导体材料 2025-03-03 20:20

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【DT半导体】获悉,随着人工智能(AI)技术的爆发式增长,全球对高算力设备的需求激增,但随之而来的高能耗问题也日益严峻。近日,日本伊藤忠技术解决方案株式会社(CTC)与佐贺大学近期宣布合作,旨在加速“金刚石半导体”技术的实用化进程。这一合作不仅标志着半导体材料领域的技术跃迁,更可能为电力供应链的高效化与低碳化提供关键解决方案。


金刚石半导体的技术优势

金刚石被誉为“终极半导体材料”,其超宽禁带(5.45eV)、超高热导率(2000W/m·K)、高载流子迁移率(硅的3倍)及耐高压、抗辐射等特性,使其在功率密度、散热效率及能源损耗控制上远超传统硅基及第三代半导体(如碳化硅SiC、氮化镓GaN)。例如,佐贺大学嘉数诚教授团队研发的金刚石功率半导体器件,在1平方厘米面积上实现了875兆瓦的输出功率,电力损耗仅为硅基产品的五万分之一,且连续运行190小时无劣化,展现了其在极端环境下的稳定性。


此外,金刚石的热管理能力尤为突出。以数据中心为例,当前高功率芯片的散热依赖氮化铝或铜基材料,而金刚石的热导率是铜的5倍,可显著降低设备温度,延长使用寿命,同时减少冷却系统的能耗。这一特性对AI服务器等高密度电子设备至关重要。


CTC与佐贺大学的合作:从实验室到量产的跨越

佐贺大学在金刚石半导体领域已积累了多项核心技术。(1)2023年,其团队成功开发了全球首个金刚石功率器件,并与日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)合作研发出适用于太空通信的高频元件。(2)佐贺大学的研究团队通过向金刚石基板吹送二氧化氮气体并使用氧化铝膜进行保护,成功制造出高性能的金刚石半导体器件。这些器件在高温和高电压环境下表现出色,具有低能耗和长寿命的特点。(3)佐贺大学的研究不仅在学术界引起广泛关注,还推动了金刚石半导体的商业化进程。与Orbray等企业合作,佐贺大学致力于解决金刚石半导体在制造过程中的技术难题,如掺杂和钝化技术,以实现其在电动汽车、卫星通信等领域的实际应用。


此次CTC的加入,将重点推动技术标准化与量产体系建设。合作的另一核心目标是降低电力供应链的能源损耗。AI服务器的电力需求呈指数级增长,而传统半导体在电能转换中的损耗高达20%。金刚石半导体可将这一损耗降至极低水平,同时减少发热,从而提升整体能源效率。


可以预见,CTC与佐贺大学的合作将加速金刚石半导体从实验室迈向市场。随着技术成熟与成本下降,这一“终极材料”有望在2030年前后重塑半导体产业格局,成为全球能源转型的关键推手。

日本产学研合作案例

VLSI项目:日本超大规模集成电路(VLSI)项目是官产学研合作的典范。该项目由日本通产省组织实施,联合东芝、三菱电机、日立、富士通和NEC等五家日本最具研发实力的公司共同设立,预算总额为28.1亿美元,其中政府资金占50%。该项目不仅推动了日本半导体产业的发展,还产生了1000多项专利,促进了本土半导体产业的崛起。


信州大学的碳纳米管技术:信州大学通过与企业的合作,成功将碳纳米管技术进行产业化,实现了显著的经济效益。


这些案例展示了日本在产学研合作方面的成功经验,包括高校与企业的紧密合作以及创新机制的建立。


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2025(第五届)碳基半导体材料与器件产业发展论坛

4月10-12日   浙江宁波

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论坛背景

Background of the Forum

碳基半导体(包括金刚石、碳化硅、石墨烯和碳纳米管等)因其超宽禁带、高热导率、高载流子迁移率以及优异的化学稳定性等卓越的特性,正在成为解决传统硅基半导体材料逐渐逼近物理极限问题的关键途径。在人工智能、5G/6G通信、新能源汽车等迅猛发展的新兴产业领域表现出广阔的应用前景。尤其是在当前不确定的国际局势和贸易环境背景下,碳基半导体战略意义凸显,成为多国布局的重要赛道。

为此,由DT新材料将举办的2025(第五届)碳基半导体材料与器件产业发展论坛“创新·融合(金刚石&“金刚石+”)”为主题将围绕金刚石以及“金刚石+”半导体的生长、精密加工、键合、器件制造、高效热管理应用等环节中的关键技术和设备,搭建一个汇聚顶尖专家学者、企业家和产业界人士的高水平交流平台,分享与探讨碳基半导体产业趋势、创新成果和应用需求,推动碳基半导体产业上下游合作,助力产业链高质量发展。

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论坛信息

Forum Info

论坛主题:创新·融合(金刚石&"金刚石+")
论坛时间:2025年4月10-12日
论坛地点:浙江宁波  
名誉主席:邹广田,中国科学院院士
论坛主席:江南,中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员
执行主席:邬苏东,甬江实验室研究员

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论坛组织

Forum organization

主办单位:DT新材料

联合主办:
中国科学院宁波材料技术与工程研究所功能碳素实验室
甬江实验室
宁波工程学院
浙江省海外高层次人才联谊会材料与工程分会
协办单位:
宁波盈诺科技孵化有限公司
支持单位:
河北工业大学先进激光技术研究中心
金刚石激光技术及应用协同创新中心
中关村天合宽禁带半导体技术创新联盟

业务指导单位:

宁波高新区组织部

支持媒体:
DT半导体、洞见热管理、Carbontech、DT新材料、DT芯材、化合物半导体、芯师爷


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论坛设置

Forum Settings


4月10日(星期四)
12:00-17:00  大会签到、注册
18:00-20:30  闭门会议(邀请制)

4月11日(星期五)
09:00-12:00  开幕活动、主论坛专题报告
12:00-13:30  午餐
13:30-18:00  专题报告
18:30-20:00  欢迎晚宴

4月12日(星期六)
09:00-12:00  专题报告
12:00-13:30  午餐
14:00-16:30  企业参观考察



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核心议题

core subject

**拟定议题,以实际议程为准。欢迎企业和科研单位提供和定制议题方向。


主论坛:碳基半导体的机遇与挑战

(1)新的国际局势与政策导向下的碳基半导体发展趋势研判

(2)AI等未来产业驱动下的碳基半导体的市场需求与前景分析

(3)碳基半导体(金刚石、碳化硅、石墨烯和碳纳米管等)前沿研究进展

(4)碳基半导体器件(金刚石及“金刚石+”)产业化与应用进展

(5)碳基半导体产业投资分析


主题一:金刚石半导体制备与应用探索

(1)大尺寸、低成本金刚石制备技术与产业化推进

(2)高效、低损伤金刚石精密加工技术

(3)金刚石功率器件的热管理解决方案

(4)金刚石在高功率LED封装应用


主题二:“金刚石+”半导体制造与规模化应用

(1)“金刚石+”半导体异质外延生长(金刚石薄膜)

(2)“金刚石+”半导体键合技术

(3)“金刚石+”半导体先进光刻与微纳加工

(4)“金刚石+”半导体先进封装(2.5D/3D集成)

(5)“金刚石+”半导体(SiC、GaN、Ga2O3、AlN、BN)的最新研究进展及其在功率器件、二极管、射频器件、滤波器、热管理等领域应用


主题三:石墨烯&碳纳米管制备以及其在柔性&高速电子设备领域的应用

(1)石墨烯晶圆的大尺寸制备、带隙调控及器件研究

(2)石墨烯在柔性电子和可穿戴设备中的应用

(3)碳纳米管的手性控制与选择性生长

(4)碳纳米管在高速电子设备(高性能计算、通信设备等)中的应用拓展


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参会注册

Registration

参会代表(/人)

报名且线上缴费¥3000,现场缴费¥3500

学生(/人)

报名且线上缴费¥1500,现场缴费¥3500

注:注册费包含资料费、会议期间餐费等,不包含住宿费、交通费。
缴费方式

银行转账

名称:宁波德泰中研信息科技有限公司

开户银行:中国建设银行股份有限公司宁波住房城市建设支行

账号:33150198343600000107


支付宝转账

名称:宁波德泰中研信息科技有限公司

支付宝账号:info@polydt.com


特别提醒

1) 请务必完整填写注册表信息!请一定在汇款附言上注明“姓名+单位+碳基半导体会务费
2) 现场可通过刷卡、现金、支付宝及微信缴费,发票在会后10个工作日内开具并寄出。

3) 需要开具普通增值税发票时,提供单位名称和纳税人识别号即可;需要开具增值税专用发票时,需提供单位名称、纳税人识别号、单位地址、电话、开户行及银行账号全部信息。


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往届回顾

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圆满落幕!500+行业大咖携手CarbonSemi助力碳基半导体产业化进程!第四届碳基半导体材料与器件产业发展论坛,陪伴行业发展
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DT半导体材料 聚焦于半导体材料行业的最新动态
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