uutiset

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

nykyään puolijohdeteollisuus on kriittisessä muutosvaiheessa. piin hallitsema puolijohdekenttä kohtaa pullonkauloja, kuten korkea tehotiheys, korkea taajuus, korkea säteily ja muut olosuhteet trendi, gan ja sic johtavana uusien materiaalien kehittäminen edustaa voimalaitteiden jatkuvaa kehitystä suuren tehon, miniatyrisoinnin, integroinnin ja monikäyttöisyyden suuntaan, mutta keskeiset ominaisuudet, kuten lämmönpoisto ja energiatehokkuus, ovat edelleen alan horjumaton pyrkimys.

äärimmäisen suorituskyvyn ja tehokkuuden tavoittelun aikakaudella timantin johtama siruvallankumous on hiljaa syntymässä.

timantilla tarkoitetaan raakatimantteja, joita ei ole kiillotettu. joten mikä on "timantti"-sirujen viehätys uutena puolijohdemateriaalina, joka on räjähtänyt kaikkien näkyville? loputtomien mahdollisuuksien takana on edistys ja haasteet rinnakkain.

mikä on "timanttilastujen" viehätys?

timantti, joka tunnetaan "luonnon kovimpana aineena", ei ole vain hämmästyttävän kovaa, vaan sillä on myös erinomainen lämmönjohtavuus, erittäin korkea elektronien liikkuvuus, useita erinomaisia ​​suorituskykyparametreja, kuten korkea paineenkestävyys, korkea radiotaajuusvastus, alhaiset kustannukset, korkea lämpötila vastus ja muut erinomaiset fysikaaliset ominaisuudet.

erityisesti timanttipuolijohteella on materiaaliominaisuuksia, kuten ultraleveä kaistaväli (5,45 ev), korkea läpilyöntikentän voimakkuus (10 mv/cm), suuri kantoaallon kyllästymisnopeus, korkea lämmönjohtavuus (2000 w/m·k) ja erinomainen laitteen laatutekijä. (johnson, keyes, baliga), timanttisubstraattien käyttö voi kehittää korkeita lämpötiloja, korkeataajuisia, suuritehoisia, säteilynkestäviä elektronisia laitteita, jotka voivat voittaa tekniset pullonkaulat, kuten "itselämpenevät vaikutukset" ja "lumivyöryn hajoaminen". laitteita.

lisäksi timantilla on erinomaiset fysikaaliset ominaisuudet, mukaan lukien hyvä läpäisykyky ja taitekerroin optisella alalla, ja se soveltuu optoelektronisten laitteiden sähköiseen tutkimukseen ja kehittämiseen, sen eristysominaisuudet ja dielektrisyysvakio mahdollistavat sen vakaan roolin monimutkaisissa piireissä mekaaniset ominaisuudet toisaalta korkea lujuus ja kulutuskestävyys takaavat, että siru kestää äärimmäisiä työolosuhteita.

nämä ominaisuudet tekevät timantista suuren potentiaalin siruvalmistuksen alalla, ja sitä käytetään usein suuritehoisten ja korkeataajuisten elektronisten laitteiden lämmönpoistoon. sillä on tärkeä rooli 5g/6g-viestinnän, mikroaalto-/millimetriaaltointegroitujen piirien, havaitsemisen ja tunnistamisen sekä muiden alojen kehittämisessä. timanttipuolijohdetta pidetään lupaavana uutena puolijohdemateriaalina, ja teollisuudessa sitä ylistetään "perimmäiseksi puolijohdemateriaaliksi".

timanttielektroniikkaa käyttämällä ei ainoastaan ​​vähennetä perinteisten puolijohteiden lämmönhallintatarpeita, vaan nämä laitteet ovat energiatehokkaampia ja kestävät korkeampia läpilyöntijännitteitä ja ankaria ympäristöjä.

esimerkiksi sähköajoneuvoissa timanttipohjaisella tehoelektroniikalla voidaan saavuttaa tehokkaampi tehomuunnos, pidentää akun käyttöikää ja lyhentää latausaikaa tietoliikennealalla, erityisesti 5g- ja korkeamman tason verkkojen käyttöönotossa, korkeataajuisissa ja tehokkaiden laitteiden kysyntä kasvaa päivä päivältä. yksikidetimanttisubstraatit tarjoavat tarvittavan lämmönhallinnan ja taajuuden suorituskyvyn tukemaan seuraavan sukupolven viestintäjärjestelmiä, mukaan lukien rf-kytkimet, vahvistimet ja lähettimet kulutuselektroniikassa. yksikidetimanttialustat voivat ohjata pienempiä, nopeampia ja tehokkaampia älypuhelimia, kannettavia ja puettavia tietokoneita. laitekomponentteja, mikä tuo uusia tuoteinnovaatioita ja parantaa kulutuselektroniikkamarkkinoiden yleistä suorituskykyä.

markkinatutkimusorganisaation virtuemarketin tietojen mukaan maailmanlaajuisten timanttipuolijohdesubstraattimarkkinoiden arvo on 151 miljoonaa dollaria vuonna 2023, ja markkinoiden koon odotetaan nousevan 342 miljoonaan dollariin vuoden 2030 loppuun mennessä. vuosien 2024-2030 ennustettu vuosikasvu on 12,3 %. aasian ja tyynenmeren alueen odotetaan hallitsevan timanttipuolijohdesubstraattimarkkinoita, ja sen odotetaan muodostavan yli 40 % elektroniikka- ja puolijohdeteollisuuden kasvavasta kysynnästä sellaisissa maissa kuin kiinassa, japanissa ja etelä-koreassa. maailman tulojen osuudesta vuoteen 2023 mennessä.

timantti on osoittanut suurta potentiaalia ja arvoa monissa puolijohdeteollisuuden ketjun lenkeissä ominaisten etujensa ja laajojen näkymiensä ansiosta. jäähdytyslevyistä, pakkauksista mikronanokäsittelyyn, bdd-elektrodeihin ja kvanttiteknologiasovelluksiin, timantti tunkeutuu vähitellen puolijohdeteollisuuden eri avainalueille edistäen teknologista innovaatiota ja teollisuuden parantamista.

jäähdytyselementti ja lämmönpoisto:timantista on tullut ensimmäinen valinta suuritehoiseen lämmönpoistoon sen erinomaisten lämmönjohtavuuden ja eristysominaisuuksien ansiosta. timantin yksikidejäähdytyselementin lämmönjohtavuus on viisi kertaa suurempi kuin kuparin ja hopean. puolijohdelasereissa timanttijäähdytyselementit voivat parantaa merkittävästi lämmönpoistoa, vähentää lämpövastusta, parantaa lähtötehoa ja pidentää käyttöikää.

tämän ominaisuuden ansiosta timantilla on myös laajat käyttömahdollisuudet suuritehoisissa igbt-moduuleissa uusissa energiaajoneuvoissa, teollisuuden ohjauksessa ja muilla aloilla, mikä auttaa saavuttamaan tehokkaamman lämmönpoiston ja korkeamman tehotiheyden.

tällä hetkellä suuritehoisissa puolijohdelasereissa yleisesti käytetty lämmönpoistomateriaali on alumiininitridijäähdytyselementti, joka sintrataan kuparijäähdytyselementillä siirtymäjäähdytyselementiksi. kuitenkin, kun lämmönjohtavuuden vaaditaan olevan välillä 1000 - 2000 w/m·k, timantti on tällä hetkellä ensimmäinen valinta tai jopa ainoa valinnainen jäähdytyselementtimateriaali. jäähdytyselementtimateriaalina käytetään kahta pääasiallista timanttimuotoa, nimittäin timanttikalvoa ja timanttikomposiittia kuparin, alumiinin ja muiden metallien kanssa.

puolijohdepakkaussubstraatti:substraatti on keskeinen lenkki lämmönjohtamisessa paljaissa lastupakkauksissa. al2o3-keramiikka on tällä hetkellä eniten valmistettu ja laajalti käytetty keraaminen substraatti, kuitenkin sen lämpölaajenemiskertoimen (7,2 × 10^-6/℃) ja dielektrisyysvakio (9,7) ovat suhteellisen korkeat si-yksikiteisiin verrattuna, ja lämmönjohtavuus (15-35w/ (m·k) ) ei ole vieläkään tarpeeksi korkea, minkä seurauksena keraaminen al2o3-substraatti ei sovellu korkeaan taajuus- ja laajamittaisissa sovelluksissa. käytetään teho- ja vlsi-piireissä.

siksi mikroelektroniikan tekniikan kehityksen myötä suuritiheyksiset kokoonpano- ja miniatyrisointiominaisuudet ovat tulleet yhä ilmeisemmiksi, komponenttien lämpövirtaustiheys kasvaa ja kasvaa ja uusien substraattimateriaalien vaatimukset ovat yhä korkeammat. korkean lämmönjohtavuuden ja paremman suorituskyvyn omaavien substraattimateriaalien kehittämisestä on tullut yleinen trendi. myöhemmin korkean lämmönjohtavuuden omaavat keraamiset substraattimateriaalit aln, si3n4, sic, timantti jne. tulivat vähitellen markkinoille.

niiden joukossa timantista on vähitellen tullut uuden sukupolven pakkausmateriaalien painopiste korkean lämmönjohtavuuden, alhaisen lämpölaajenemiskertoimen ja hyvän vakauden ansiosta. yhdistämällä timanttihiukkasia erittäin lämpöä johtaviin metallimatriiseihin, kuten ag, cu ja al, valmistettu timantti/metallimatriisi-komposiittimateriaali on alun perin osoittanut suuren potentiaalinsa elektronisten pakkausten alalla.

vaikka yksittäisen timantin valmistaminen pakkausmateriaaleiksi on vaikeaa ja hinta on korkea, sen lämmönjohtavuus on kymmeniä tai jopa satoja kertoja parempi kuin muiden keraamisten substraattimateriaalien, mikä on saanut monet suuret valmistajat investoimaan tutkimukseen. varsinkin kun laskentatehon kysyntä kasvaa, timanttipakkaussubstraatit tarjoavat innovatiivisia ratkaisuja korkean suorituskyvyn sirujen lämmönpoistoongelmiin, mikä auttaa teollisuuden, kuten tekoälyn ja datakeskusten, nopeaa kehitystä.

mikronanokäsittely:kolmannen sukupolven puolijohdemateriaalit, kuten piikarbidi ja galliumnitridi, ovat vaikeasti prosessoitavia, ja sen tuotteista on tullut tehokas työväline niiden superkovien ominaisuuksien vuoksi.

esimerkiksi timanttityökaluilla on keskeinen rooli piikarbidikiteiden leikkaamisessa, hionnassa ja kiillotuksessa. lisäksi 5g:n, esineiden internetin ja muiden teknologioiden yleistyessä kulutuselektroniikkateollisuudella on kasvava tarkkuustyöstöjen tarve timanttileikkaustyökaluille ja mikrojauhetuotteille, jotka tarjoavat korkealaatuisia tarkkuuspintakäsittelyratkaisuja metalleille, keramiikolle ja hauraille. materiaalit, alan teknologisen kehityksen ja teollisuuden parantamisen edistäminen.

lisäksi timantilla on etuja monilla aloilla, kuten optisissa ikkunoissa, bdd-elektrodeissa ja kvanttiteknologiassa, ja sitä pidetään vahvana kilpailijana tulevaisuuden puolijohdemateriaaleille.

"timantti" siru teollistuminen edistyy edelleen

tällä hetkellä maailma tehostaa timanttien tutkimusta ja kehitystä puolijohdealalla.

element six voittaa uwbgs-projektin

viime aikoina element six johtaa avainprojektia yhdysvalloissa - ultralaajakaistaisten, suuritehoisten puolijohteiden kehittämistä käyttämällä yksikide (sc) -timanttisubstraatteja. projekti on osa uwbgs-ohjelmaa (u.s. defense advanced research projects agency, us defense advanced research projects agency, darpa), jonka tavoitteena on kehittää uuden sukupolven kehittyneitä puolijohdeteknologioita puolustus- ja kaupallisiin sovelluksiin ja murtaa suorituskykyä ja tehokkuutta. puolijohteiden rajat.

vaikka valmistettuja suurikokoisia timanttikiekkoja voidaan käyttää jäähdytyslevyissä ja optisissa kentissä, elektroniikkalaatuisten puolijohteiden kaupallisessa sovellutuksessa on monia vaikeuksia. esimerkiksi suurikokoisen yksikiteisen timantin synteesin, kuorimisen sekä hionnan ja kiillotuksen tekniset ongelmat kaipaavat edelleen ratkaisua.

tätä tarkoitusta varten element six on solminut strategisia kumppanuuksia useiden puolijohdeteollisuuden keskeisten toimijoiden kanssa, mukaan lukien ranskalainen hiqute diamond, japanilainen orbray, raytheon sekä yhdysvaltalaiset stanfordin ja princetonin yliopistot. nämä yhteistyöt, jotka yhdistävät asiantuntemusta kiteiden dislokaatiosuunnittelusta, radiotaajuisesta galliumnitriditekniikasta sekä materiaalien pinta- ja tilavuuskäsittelystä, ovat kriittisiä erittäin laajakaistaisen puolijohdeteknologian kehityksen edistämisessä.

on raportoitu, että element six on timanttiyhtiön de beersin tytäryhtiö, jonka pääkonttori on lontoossa, englannissa. se on yksikidetimanttien ja monikiteisten timanttien synteesissä laaja kokemus kemiallisesta höyrypinnoitustekniikasta .

element sixin panos uwbgs-ohjelmaan hyödyntää yrityksen asiantuntemusta laaja-alaisen cvd-monikiteisen timantin ja korkealaatuisen yksikiteisen (sc) timanttisynteesin alalla mahdollistaen 4 tuuman laitetason sc-timanttisubstraatit.

sc-timanttisubstraatit ovat avainasemassa kehittyneiden elektronisten tuotteiden toteuttamisessa, mukaan lukien suuritehoiset radiotaajuuskytkimet, tutka- ja viestintävahvistimet, korkeajännitteiset virtakytkimet, korkean lämpötilan elektroniikka äärimmäisiin ympäristöihin, syvä-uv-ledit ja laserit, jotka tukevat usean miljardin dollarin järjestelmämarkkinat.

element six pystyy valmistamaan korkealaatuisia yksikidetimanttikiekkoja, joissa on erittäin järjestetty kristallirakenne. tällä hetkellä sc-timanttisubstraatteja on käytetty cern large hadron colliderin valvontajärjestelmässä, ja ne ovat auttaneet löytämään higgsin bosonihiukkasen. element six tekee yhteistyötä suuritehoisten puolijohteiden johtajan abb:n kanssa toteuttaakseen ensimmäisen korkeajännitteisen bulkkitimantti schottky-diodin. lisäksi element six sai äskettäin päätökseen edistyneen cvd-laitoksen rakentamisen ja käyttöönoton portlandissa, oregonissa, joka hyödyntää ydinteknologiaansa ja käyttää uusiutuvaa energiaa.

monikiteisen timantin osalta element sixin monikiteisten timanttikiekkojen halkaisija on yli 4 tuumaa, ja niitä käytetään laajalti optisissa ikkunoissa euv-litografiassa ja lämmönhallintasovelluksissa suuritehoisissa si- ja gan-puolijohdelaitteissa.

lisäksi korkeajännitelaitteiden osalta element six teki yhteistyötä sveitsiläisen abb:n kanssa toteuttaakseen ensimmäisen korkeajännitteisen bulkkitimantti schottky -diodin, joka osoitti timanttipohjaisten puolijohteiden potentiaalin tehoelektroniikan alan muuttamisessa.

samaan aikaan element six laajentaa timanttiteknologian ydinkykyään kumppaneidensa kanssa. immateriaalioikeuksien ja laitteiden ristiinlisensoinnin kautta orbray japanin kanssa. orbray on kehittänyt teknologian luodakseen yksikiteisiä timanttialustoja, joiden halkaisija on 55 millimetriä (noin 2 tuumaa), mikä on suurempi kuin perinteiset alustat. tämä yhdistää element sixin cvd-teknologian (kemiallinen höyrypinnoitus), jolla voidaan tallentaa halkaisijaltaan jopa 150 millimetriä (noin 6 tuumaa) olevia timantteja, ja orbrayn asiantuntemusta. sen tavoitteena on luoda valmistusteknologiaa suurihalkaisijaisille yksikiteisille timanttisubstraateille seuraavan sukupolven tehopuolijohteisiin ja viestintäpuolijohteisiin, joilla on erinomaiset jännitteen- ja lämmönpoisto-ominaisuudet, laajentaa yksikiteisten timanttikiekkojen tuotantoskaalaa ja hankkia suurempi osuus. erittäin laajakaistaisten puolijohteiden markkinoilla.

lisäksi element six sai äskettäin päätökseen edistyneen cvd-laitoksen rakentamisen ja käyttöönoton portlandissa, oregonissa, joka käyttää uusiutuvaa energiaa ja kykenee massatuotantoon korkealaatuisia yksikidetimanttisubstraatteja.

on syytä korostaa, että timantti on jaettu kahteen tyyppiin: yksikiteinen ja monikiteinen. monikiteistä timanttia käytetään yleensä jäähdytyslevyissä, infrapuna- ja mikroaaltoikkunoissa, kulutusta kestävissä pinnoitteissa jne. se ei kuitenkaan voi todella käyttää timantin erinomaisia ​​sähköisiä ominaisuuksia. tämä johtuu siitä, että siinä on raerajoja, mikä aiheuttaa kantajan liikkuvuus ja lataus keräystehokkuus on heikentynyt huomattavasti, mikä heikentää merkittävästi sen valmistamien elektronisten laitteiden suorituskykyä.

monien vuosien ajan korkeapaine- ja korkealämpötilateknologialla (hpht) valmistettuja synteettisiä timantteja on käytetty laajasti hiontasovelluksissa hyödyntäen timantin erittäin suurta kovuutta ja äärimmäistä kulutuskestävyyttä. viimeisten 20 vuoden aikana on kaupallistettu uusia kemialliseen höyrypinnoitukseen (cvd) perustuvia timanttien muodostusmenetelmiä, jotka mahdollistavat yksittäisen ja monikiteisen timantin tuotannon pienemmillä kustannuksilla. nämä uudet synteettiset menetelmät mahdollistavat timantin optisten, termisten, sähkökemiallisten, kemiallisten ja elektronisten ominaisuuksien täyden hyödyntämisen.

huawein asettelutimantti

marraskuussa 2023 huawei ja harbin institute of technology hakivat yhdessä patenttia "piiin ja timanttiin perustuvien integroitujen kolmiulotteisten sirujen hybridisidontamenetelmä". timantti liimausmenetelmä.

erityisesti se käyttää cu/sio2-hybridisidostekniikkaa piipohjaisten ja timanttipohjaisten materiaalien kolmiulotteiseen integrointiin. huawei toivoo voivansa hyödyntää täysimääräisesti piipohjaisten puolijohteiden ja timanttien erilaisia ​​etuja näiden kahden yhdistelmän avulla.

patenttikirjassa mainitaan: "koska integraatiotiheys kasvaa jatkuvasti ja piirteen koko pienenee edelleen, elektronisten sirujen lämmönhallinta on suurien haasteiden edessä. sirun sisällä kertyvää lämpöä on vaikea siirtää pakkauksen pintajäähdytyselementtiin , mikä aiheuttaa sisäisen liitoksen lämpötilan nousevan äkillisesti, mikä uhkaa vakavasti sirun suorituskykyä, vakautta ja käyttöikää. -pohjaisia ​​laitteita laitteen luotettavuuden parantamiseksi.

tämän vuoden maaliskuussa xiamenin yliopiston professori yu daquanin tiimi teki yhteistyötä huawei-tiimin kanssa kehittääkseen reaktiiviseen nanometallikerrokseen perustuvan matalan lämpötilan timanttiliimausteknologiaa, joka integroi onnistuneesti monikiteisen timanttisubstraatin 2,5d-lasisovitinlevyn takaosaan. pakkaussiru ja lämpötestisirua (ttv) käytetään sen lämmönhajoamisominaisuuksien tutkimiseen.

timanttivalimo,

viljellään maailman ensimmäistä yksikidetimanttikiekkoa

diamond foundry, mit:n, stanfordin yliopiston ja princetonin yliopiston insinöörien perustama yritys, on myös edistynyt timanttisirujen alalla.

ymmärretään, että yritys aikoo käyttää yksikidetimanttikiekkoja ratkaistakseen lämpöhaasteita, jotka rajoittavat tekoälyä, pilvilaskentasiruja, sähköajoneuvojen tehoelektroniikkaa ja langatonta viestintäsirua.

lokakuussa 2023 diamond foundry viljeli maailman ensimmäistä yksikiteistä timanttikiekkoa tarkkojen tietojen mukaan tämän timanttikiekon halkaisija on 100 mm ja paino 100 karaattia. diamond foundry voi nyt kasvattaa reaktorissa 4 tuumaa pitkiä ja leveitä ja alle 3 mm paksuja timanttikiekkoja. näitä kiekkoja voidaan käyttää yhdessä piilastujen kanssa lastujen synnyttämän lämmön nopeaan johtamiseen ja vapauttamiseen.

diamond foundry on kehittänyt teknologian, joka istuttaa timantteja jokaiseen siruun. puolijohdesirut, jotka sitovat timantin suoraan atomisesti, sidotaan timanttikiekkojen substraatteihin niiden suorituskykyä rajoittavien lämpöpullonkaulojen poistamiseksi.

lämpöolosuhteiden vertailu

(lähde: diamond foundry)

tämän ratkaisun etuna on, että sen avulla siru voi käydä vähintään kaksi kertaa nimellisnopeudestaan. diamond foundryn insinöörien mukaan tämän menetelmän käyttäminen yhdessä nvidian tehokkaimmista tekoälysiruista voi jopa kolminkertaistaa sen nimellisnopeuden koeolosuhteissa.

diamond foundry paljasti aiemmin, että se aikoo ottaa käyttöön yhden timanttikiekot vuoden 2023 jälkeen ja sijoittaa timantin jokaisen sirun taakse, ja timantteja odotetaan tulevan puolijohteisiin vuoden 2033 tienoilla.

advent diamond: timanttifosforiseostettu tekniikka

advent diamond yhdysvalloissa on myös tällainen start-up-yritys, joka on sitoutunut timanttipuolijohdemateriaalien massatuotantoon. tämän vuoden huhtikuussa advent diamond paljasti edistystä tällä alalla.

yksi advent diamondin ydininnovaatioista on kyky kasvattaa yksikidefosforiseostettua timanttia halutuilla alustoilla, ja se on ainoa yritys yhdysvalloissa, jolla on tämä ominaisuus. fosfori-doping on erityisen merkittävää, koska se luo n-tyypin puolijohteita timantissa, joka on keskeinen elementti elektroniikkalaitteiden kehittämisessä. lisäksi advent diamond on saavuttanut virstanpylvään booriseostettujen timanttikerrosten kasvattamisessa suurille alueille, mikä laajentaa timanttipohjaisen elektroniikan mahdollisia sovelluksia.

advent diamondin asiantuntemus ulottuu materiaalikasvun lisäksi kattavat komponenttien suunnittelu-, valmistus- ja karakterisointiominaisuudet. tämä sisältää kehittyneet puhdastilaprosessit, kuten etsaus, fotolitografia ja metallointi, sekä kattava valikoima karakterisointitekniikoita, kuten mikroskopia, ellipsometria ja sähkömittaukset. advent diamond ilmoitti käyttäneensä tätä huippuluokan kasvuteknologiaa luomaan timanttikerroksen, jossa on erittäin alhainen epäpuhtauspitoisuus, mikä varmistaa puolijohdeluokan timanttimateriaalien korkeimman laadun ja suorituskyvyn.

on selvää, että advent diamondilla on tällä hetkellä 1–2 tuuman upotekoristeisia timanttikiekkoja, ja se työskentelee kovasti laajentaakseen kiekon kokoa 4 tuumaan. vikatiheys on kuitenkin edelleen kriittinen ongelma, sillä useimmissa kiekoissa on noin 108 vikaa/cm² tai enemmän, mikä on vähennettävä arvoon 103 vikaa/cm² odotetun suorituskyvyn saavuttamiseksi.

ranskalainen yritys diamfab:

saavuta 4 tuuman timanttikiekot vuonna 2025

lisäksi diamfab, puolijohteetimanttiyritys, joka sijaitsee ranskassa, työskentelee jatkuvasti timanttisiruteknologian parissa.

diamfab on institut néelin, ranskan kansallisen tieteellisen tutkimuskeskuksen (cnrs) laboratorion spin-off, ja se on tulos 30 vuoden synteettisten timanttien kasvun tutkimuksesta ja kehityksestä. diamfab-projektia haudottiin alun perin satt linksiumissa grenoble alpeilla, jonka maaliskuussa 2019 perustivat gauthier chicot ja khaled driche, nanoelektroniikan tohtori ja tunnustetut tutkijat puolijohdetimanttien alalla.

diamfab sanoi, että täyttääkseen puolijohde- ja tehokomponenttimarkkinoiden tarpeet autoteollisuudessa, uusiutuvassa energiassa ja kvanttiteollisuudessa yhtiö on kehittänyt läpimurtoteknologioita synteettisen timantin epitaksian ja dopingin alalla, ja sillä on neljä patenttia ohuissa timanttikerroksissa ja dopingissa sekä timanttielektroniikkakomponenttien suunnittelussa.

tämän vuoden maaliskuussa yhtiö ilmoitti saaneensa 8,7 miljoonan euron ensirahoituksen. tämä rahoituskierros antaa diamfabille mahdollisuuden perustaa pilottituotantolinjan, esiteollistaa teknologiansa ja nopeuttaa sen kehitystä vastatakseen timanttipuolijohteiden kasvavaan kysyntään.

diamfab on hakenut patenttia timanttikondensaattoreille ja tekee yhteistyötä alan johtavien yritysten kanssa. diamfabin toimitusjohtaja gauthier chicot sanoi: "muiden parametrien lisäksi olemme saavuttaneet tavoitteemme: yli 1000a/cm²suuri virrantiheys ja sähkökenttä yli 7,7 mv/cm. nämä ovat keskeisiä parametreja tulevaisuuden laitteiden suorituskyvylle, ja ne ovat jo parempia kuin nykyisten materiaalien, kuten tehoelektroniikkalaitteiden piikarbidin, tarjoamat parametrit. lisäksi meillä on selkeä tiekartta ottaa 4 tuuman kiekot käyttöön vuoteen 2025 mennessä massatuotannon keskeisenä mahdollistajana. "

japani kehittää täysin timanttilastuteollisuutta

ilmoitettujen tutkimustulosten perusteella japanin teollinen timanttilastujen etsintä on kattavampaa.

vuodesta 2022 lähtien japani on tuottanut puhtaita timanttikiekkoja, joita voidaan käyttää kvanttilaskentaprojekteissa vuoden 2023 alussa, japanilaisen saga-yliopiston professori ja japanilainen tarkkuusosien valmistaja orbray kehittivät yhteistyössä tehopuolijohteen, joka on valmistettu timantista voi toimia 1cm² 875 megawatilla. timanttipuolijohteiden lähtöteho on maailman korkein saman vuoden elokuussa, japanin chiba-yliopiston tutkimusryhmä ehdotti uutta laserteknologiaa, joka pystyy liikkumaan optimaalista kristallia pitkin vaivattomasti leikattuja” timantteja.

chiban yliopiston tutkimusryhmän leikkausmenetelmä

laserpohjainen leikkausprosessi, joka leikkaa timantit siististi vahingoittamatta niitä. tutkijat sanovat, että uusi tekniikka estää ei-toivottujen halkeamien leviämisen laserleikkauksen aikana keskittämällä lyhyet laserpulssit materiaalin kapeaan, kartiomaiseen tilavuuteen.

chiban yliopisto sanoi, että äskettäin ehdotettu tekniikka voisi olla keskeinen askel timanttien muuttamisessa "puolijohdemateriaaleiksi, jotka soveltuvat tehokkaampiin teknologioihin tulevaisuudessa". professori hidai sanoi, että timanttien leikkaaminen lasereilla "mahdollistaa korkealaatuisten kiekkojen tuotannon alhaisin kustannuksin" ja on välttämätöntä timanttipuolijohdelaitteiden valmistuksessa.

amerikkalainen yhtiö akhan

akhan on erikoistunut synteettisten elektronisten timanttimateriaalien laboratoriovalmistukseen. akhan ilmoitti jo elokuussa 2021 kehittävänsä ensimmäisen 300 mm:n kiekon, jossa cmos-pii yhdistetään timanttisubstraatilla, mikä saavutti virstanpylvään.

vuoden 2013 tienoilla akhan sai eksklusiivisen timanttipuolijohdesovelluslisenssin yhdysvaltain energiaministeriön argonnen kansallisen laboratorion kehittämään läpimurtoteknologiaan matalan lämpötilan timanttipinnoitustekniikalla. tällä tekniikalla voidaan kerrostaa nanotimantteja erilaisille kiekkosubstraattimateriaaleille jopa 400 celsiusasteen lämpötiloissa. argonnen ja akhanin miraj diamond -prosessin matalan lämpötilan timanttiteknologian yhdistelmä rikkoo puolijohdeteollisuuden esteen, joka rajoitti timanttikalvojen käytön p-tyypin dopingiin.

myöhemmin akhan julkisti miraj diamond -alustansa, joka kehitti patentoidun uuden prosessin, jossa n-tyypin timanttimateriaalit luodaan piille, joilla on aiemmin todistamattomia ominaisuuksia.

kuten semiconductor industry observerin edellisessä artikkelissa "diamond chips, coming soon for commercial use" mainittiin, akhanin perustaja ja toimitusjohtaja adam khan perusti tämän vuoden tammikuussa uuden yrityksen, diamond quantan, keskittyäkseen puolijohdealaan. tarkoituksena on hyödyntää timantin erinomaisia ​​ominaisuuksia. edistyneiden ratkaisujen tarjoaminen tehoelektroniikkaan ja kvanttifotonilaitteille

tämän vuoden toukokuussa diamond quanta ilmoitti, että sen "yhtenäinen timanttikehys" edistää todellista korvaavaa dopingia. tämä innovatiivinen tekniikka integroi saumattomasti uusia elementtejä timantin rakenteeseen ja antaa sille uusia ominaisuuksia vahingoittamatta sen kristallin eheyttä.

tämän seurauksena timantti on muutettu korkean suorituskyvyn puolijohteeksi, joka pystyy tukemaan negatiivisia (n-tyypin) ja positiivisia (p-tyypin) varauksenkuljettajia. tämä liikkuvuuden taso osoittaa, että timanttihila on erittäin puhdas ja järjestetty ja että sirontakeskukset ovat tehokkaasti passivoituneet, koska on onnistunut toteuttaa yhteisdopingstrategia, joka lieventää kantoaineen kuljetusvirheiden vaikutuksia. lisäksi dopingprosessi jalostaa olemassa olevaa timanttirakennetta korjaamalla dislokaatioita, mikä lisää materiaalin johtavuutta. nämä edistysaskeleet eivät vain säilytä, vaan myös parantavat timanttirakennetta välttäen yleisiä sudenkuoppia, kuten merkittävää hilan vääristymistä tai ansa-tilojen käyttöönottoa, jotka tyypillisesti vähentävät liikkuvuutta.

"diamond quantan käynnistäminen ja tämän edistyneen dopingprosessin kehittäminen oli välttämätöntä. alat, kuten elektroniikka, autoteollisuus, ilmailu, energia jne., ovat etsineet puolijohdeteknologiaa, joka pystyy käsittelemään jatkuvasti muuttuvien vaatimusten aiheuttamia kasvavia vaatimuksia. teknologian laajeneminen." adam khan sanoi. "teknologiamme on enemmän kuin vain vaihtoehtoinen materiaali teollisuudelle, joka pyrkii parantamaan puolijohteiden tehokkuutta; esittelemme täysin uuden materiaalin, joka määrittelee uudelleen suorituskyvyn, kestävyyden ja tehokkuuden standardit, mikä tukee saumattomasti nykyajan yhä raskaampaa työtaakkaa. olennainen rooli kuorman tehon tuottamisessa."

korean tiimi: timanttikalvojen kustannusten alentaminen

tämän vuoden huhtikuussa korea institute of basic sciencen materiaalitieteellinen ryhmä julkaisi artikkelin nature-lehdessä, jossa kerrottiin onnistuneesta timantin synteesistä normaalissa ilmanpaineessa ja 1025 °c:ssa. tämän valmistusmenetelmän odotetaan luovan kustannustehokkaan tavan timanttikalvojen tuotantoon.

tutkimusryhmän johtaja rodney ruoff sanoi, että hän huomasi muutama vuosi sitten, että timantin syntetisointi ei välttämättä vaadi äärimmäisiä olosuhteita. nestemäisen metalligalliumin altistaminen metaanikaasulle voi tuottaa grafiittia, timantin allotrooppia. tämä inspiroi ruoffia tutkimaan galliumia -nestemäistä kultaa sisältävää tutkimusta "hiilenpoiston" reitistä hiiltä sisältävistä kaasuista timantin valmistamiseksi. sattumalta ruoffin tiimi havaitsi, että kun piielementtimateriaalia tuotiin reaktioympäristöön, ilmaantui pieniä timanttikiteitä. tämän ilmiön perusteella kokeellinen ryhmä paransi reaktiolaitetta, altisti nestemäistä galliumia, rautaa, nikkeliä ja piitä sisältävän seoksen metaanin ja vedyn sekailmakehään ja lämmitti sen 1025 °c:seen ja kristallin siemeniä tuotetaan. tällä hetkellä ruoffin tiimi on onnistuneesti valmistanut mikrotimanttikalvoja, jotka koostuvat tuhansista timanttikiteistä.

jos tätä normaalipainesynteesitekniikkaa voidaan laajentaa menestyksekkäästi laajempaan mittakaavaan tulevaisuudessa, se avaa taloudellisemman ja yksinkertaisemman tavan valmistaa timanttikalvoja, minkä odotetaan antavan voimakkaan sysäyksen kvanttitietokoneiden ja tehon kehitykselle. puolijohteet.

ei vain edellä mainitut yritykset edistävät "timantti" sirujen teollistamista. myös monet alan yritykset investoivat tähän.

eri trendeistä päätellen ala kiinnittää yhä enemmän huomiota timanttipuolijohteisiin ja edullisia resursseja kerääntyy jatkuvasti, mikä myös kiihdyttää tutkimus- ja kehitystyötä sekä teollistumista. tämä tarkoittaa "timantti" kiekkojen aikakauden alkua.

kaiken kaikkiaan timanttipuolijohteilla on erinomaiset ominaisuudet, jotka ylittävät muita puolijohdemateriaaleja, kuten korkea lämmönjohtavuus, laaja kaistaväli, korkea kantoaallon liikkuvuus, korkea eristys, optinen läpäisy, kemiallinen stabiilius ja säteilynkestävyys. tällä hetkellä teollisuus etenee edelleen kohti timanttia ja siirtyy vähitellen timanttien monikäyttöisen kehityksen muutosvaiheeseen.

tulevaisuudessa, kun suurikokoista, korkealaatuista, laajamittaista ja erittäin joustavaa timanttipinnoitustekniikkaa kehitetään asteittain, suuren mittakaavan integroitujen piirien ja nopeiden integroitujen piirien kehityksen odotetaan siirtyvän uuteen suuntaan. aikakausi.

kirjoittaa loppuun

jo viisikymmentä tai kuusikymmentä vuotta sitten tiedeyhteisö aloitti timanttipuolijohteiden tutkimuksen villityksen, mutta tähän päivään mennessä timanttipuolijohteista valmistettuja laitteita ei ole käytetty laajassa mittakaavassa. jotkut insinöörit valittivat, että timantti saattaa aina olla käytännön puolijohteiden käytön reunalla.

on totta, että timantilla on merkittäviä etuja puolijohdealalla, mutta timanttisirujen laajamittaisen tuotannon ja käytön saavuttamiseksi sillä on edelleen monia haasteita ja rajoituksia, kuten korkeat kustannukset, vaikea prosessointi, epäkypsä teknologia, kuten doping, ja rajoitettu määrä. sovellusaluetta.

vaikka tällä materiaalilla on vielä pitkä matka kuljettavana, se on osoittanut elinvoimaa ja sovelluspotentiaalia puolijohdeketjussa. uskomme, että kaikkien osapuolten yhteisellä ponnistelulla erinomaisten ominaisuuksien omaavia timanttimateriaaleja kehitetään jatkossa edelleen, mikä auttaa puolijohdemateriaalien alaa ottamaan tärkeän askeleen.

uusien materiaalien perimmäisenä tehtävänä ei tietenkään ole lyödä piin edustamia perinteisiä materiaaleja kuoliaaksi rannalla, vaan täydentää ja toimia täysipainoisesti niillä aloilla, joilla ne ovat hyviä.