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       當(dāng)前，半導(dǎo)體業(yè)步入轉(zhuǎn)型關(guān)鍵期，硅基半導(dǎo)體遭遇高功率、高頻、高溫及輻射等瓶頸。第三代半導(dǎo)體以GaN、SiC為代表，引領(lǐng)功率器件向大功率、小型化、集成化及多功能化邁進(jìn)，然散熱與能效仍是行業(yè)焦點(diǎn)。在此背景下，金剛石材料驅(qū)動(dòng)的芯片革命悄然興起，其本質(zhì)即未經(jīng)加工的鉆石。新興“鉆石”芯片以其獨(dú)特魅力備受矚目，未來潛力巨大，但也伴隨著技術(shù)進(jìn)展與多重挑戰(zhàn)。

“鉆石”芯片，魅力何在？

        金剛石，被譽(yù)為“自然界最堅(jiān)硬”，集高硬度、卓越導(dǎo)熱、高電子遷移率及耐高壓、射頻強(qiáng)、低成本、耐高溫等特性于一身。其半導(dǎo)體特性包括超寬禁帶、高擊穿場強(qiáng)、高速載流子漂移、高熱導(dǎo)率及優(yōu)異器件品質(zhì)因子，適用于高溫高頻大功率抗輻照電子器件，解決“自熱”與“雪崩擊穿”難題。金剛石還展現(xiàn)出色光學(xué)透光性、電學(xué)絕緣穩(wěn)定、機(jī)械高強(qiáng)度耐磨性，廣泛應(yīng)用于光電器件、復(fù)雜電路及極端工況芯片。在5G/6G通信、微波集成電路、傳感等領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用，被視為“終極半導(dǎo)體材料”。采用金剛石電子器件能減輕熱管理負(fù)擔(dān)，提升能效，并增強(qiáng)耐壓與惡劣環(huán)境適應(yīng)性。

      金剛石在電動(dòng)汽車中提升功率轉(zhuǎn)換效率、延長電池壽命、縮短充電時(shí)間；在5G及未來網(wǎng)絡(luò)部署中，滿足高頻高功率需求，助力射頻開關(guān)、放大器等通信設(shè)備；消費(fèi)電子領(lǐng)域，促進(jìn)設(shè)備小型化、高速化、高效化。據(jù)Virtuemarket預(yù)測，金剛石半導(dǎo)體基材市場將從2023年的1.51億美元增長至2030年的3.42億美元，CAGR達(dá)12.3%。其特性優(yōu)勢(shì)推動(dòng)金剛石在半導(dǎo)體多環(huán)節(jié)應(yīng)用，涵蓋熱管理、封裝、微納加工至BDD電極及量子科技，引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加速推進(jìn)

全球金剛石半導(dǎo)體研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化加速推進(jìn)，Element Six、華為、Diamond Foundry等企業(yè)引領(lǐng)技術(shù)突破與量產(chǎn)計(jì)劃。多國積極參與，產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善，涵蓋原材料至封裝測試各環(huán)節(jié)。業(yè)界高度關(guān)注與資源匯聚加速進(jìn)程，預(yù)示“鉆石”晶圓時(shí)代到來。金剛石半導(dǎo)體以其卓越特性如高熱導(dǎo)率、寬禁帶等，正邁向多功能發(fā)展轉(zhuǎn)型期。未來，大尺寸高質(zhì)量金剛石沉積技術(shù)將助力集成電路邁入新紀(jì)元。

       數(shù)十年前，金剛石半導(dǎo)體研究熱潮雖起，至今仍未大規(guī)模應(yīng)用。面臨成本高、加工難、技術(shù)不成熟等挑戰(zhàn)，金剛石半導(dǎo)體在半導(dǎo)體鏈中仍具潛力。未來，在各方努力下，金剛石材料將進(jìn)一步發(fā)展，作為傳統(tǒng)材料的互補(bǔ)，在特定領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用。