berita

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

di era saat ini, industri semikonduktor berada dalam masa transformasi yang kritis. bidang semikonduktor yang didominasi silikon menghadapi hambatan seperti kepadatan daya tinggi, frekuensi tinggi, suhu tinggi, dan radiasi tinggi. dengan gan dan sic sebagai yang terdepan pengembangan material baru mewakili kemajuan berkelanjutan perangkat daya ke arah daya tinggi, miniaturisasi, integrasi, dan multi-fungsi, namun fitur utama seperti pembuangan panas dan efisiensi energi masih menjadi tujuan industri yang tak tergoyahkan. .

di era yang mengejar performa dan efisiensi terbaik, revolusi chip yang dipimpin oleh berlian perlahan-lahan muncul.

berlian mengacu pada berlian kasar yang belum dipoles. jadi, sebagai bahan semikonduktor baru yang menarik perhatian semua orang, apa daya tarik chip "berlian"? di balik kemungkinan yang tak terbatas, kemajuan dan tantangan hidup berdampingan.

apa pesona chip "berlian"?

berlian, yang dikenal sebagai "zat paling keras di alam", tidak hanya sangat keras, tetapi juga memiliki konduktivitas termal yang sangat baik, mobilitas elektron yang sangat tinggi, beberapa parameter kinerja yang sangat baik seperti ketahanan tekanan tinggi, ketahanan frekuensi radio tinggi, biaya rendah, suhu tinggi ketahanan, dan lain-lain.

secara khusus, semikonduktor berlian memiliki sifat material seperti celah pita ultra lebar (5,45ev), kekuatan medan tembus yang tinggi (10mv/cm), kecepatan penyimpangan saturasi pembawa yang tinggi, konduktivitas termal yang tinggi (2000w/m·k), dan faktor kualitas perangkat yang sangat baik. (johnson, keyes, baliga), penggunaan substrat berlian dapat mengembangkan perangkat elektronik bersuhu tinggi, frekuensi tinggi, berdaya tinggi, tahan radiasi, mengatasi hambatan teknis seperti "efek pemanasan sendiri" dan "longsoran kerusakan" dari perangkat.

selain itu, berlian memiliki sifat fisik yang sangat baik, termasuk transmisi cahaya yang baik dan indeks bias di bidang optik, dan cocok untuk penelitian dan pengembangan perangkat optoelektronik secara elektrik, sifat isolasi dan konstanta dielektriknya memungkinkannya memainkan peran yang stabil dalam kompleks; sirkuit; sifat mekanik di sisi lain, kekuatan tinggi dan ketahanan aus memastikan bahwa chip dapat bertahan dalam kondisi kerja yang ekstrim.

karakteristik ini membuat berlian menunjukkan potensi besar di bidang pembuatan chip, dan sering digunakan untuk pembuangan panas perangkat elektronik dengan kepadatan daya tinggi dan frekuensi tinggi. ini memainkan peran penting dalam pengembangan komunikasi 5g/6g, sirkuit terpadu gelombang mikro/gelombang milimeter, deteksi dan penginderaan, dan bidang lainnya. semikonduktor berlian dianggap sebagai bahan semikonduktor baru yang menjanjikan dan dipuji sebagai "bahan semikonduktor utama" oleh industri.

dengan menggunakan elektronik berlian, kebutuhan manajemen termal semikonduktor tradisional tidak hanya berkurang, namun perangkat ini lebih hemat energi dan tahan terhadap tegangan tembus yang lebih tinggi dan lingkungan yang keras.

misalnya, pada kendaraan listrik, elektronika daya berbasis berlian dapat mencapai konversi daya yang lebih efisien, memperpanjang masa pakai baterai, dan mempersingkat waktu pengisian daya di bidang telekomunikasi, terutama dalam penerapan 5g dan jaringan tingkat tinggi, frekuensi tinggi dan permintaan akan perangkat berdaya tinggi semakin meningkat dari hari ke hari. substrat berlian kristal tunggal memberikan manajemen termal dan kinerja frekuensi yang diperlukan untuk mendukung sistem komunikasi generasi berikutnya, termasuk sakelar rf, amplifier, dan pemancar; dalam elektronik konsumen, substrat berlian kristal tunggal dapat menggerakkan ponsel cerdas, laptop, dan perangkat yang dapat dikenakan yang lebih kecil, lebih cepat, dan lebih efisien komponen perangkat, sehingga menghadirkan inovasi produk baru dan meningkatkan kinerja pasar elektronik konsumen secara keseluruhan.

menurut data dari organisasi riset pasar virtuemarket, pasar substrat semikonduktor berlian global akan bernilai us$151 juta pada tahun 2023, dan ukuran pasar diperkirakan akan mencapai us$342 juta pada akhir tahun 2030. perkiraan tingkat pertumbuhan tahunan gabungan selama tahun 2024-2030 adalah 12,3%. diantaranya, didorong oleh meningkatnya permintaan dari industri elektronik dan semikonduktor di negara-negara seperti tiongkok, jepang, dan korea selatan, kawasan asia-pasifik diperkirakan akan mendominasi pasar substrat semikonduktor berlian dan diperkirakan menguasai lebih dari 40% dari bagi hasil global pada tahun 2023.

didorong oleh keunggulan karakteristiknya dan prospeknya yang luas, berlian telah menunjukkan potensi dan nilai yang besar di banyak mata rantai industri semikonduktor. mulai dari heat sink, pengemasan hingga pemrosesan mikro-nano, hingga elektroda bdd dan aplikasi teknologi kuantum, berlian secara bertahap merambah ke berbagai bidang utama industri semikonduktor, mendorong inovasi teknologi dan peningkatan industri.

unit pendingin dan pembuangan panas:berlian telah menjadi pilihan pertama untuk pembuangan panas berdaya tinggi karena konduktivitas termal dan sifat insulasinya yang sangat baik. konduktivitas termal heatsink kristal tunggal berlian lima kali lipat dari tembaga dan perak. pada laser semikonduktor, heat sink berlian dapat secara signifikan meningkatkan pembuangan panas, mengurangi ketahanan termal, meningkatkan daya keluaran, dan memperpanjang masa pakai.

karakteristik ini membuat berlian juga memiliki prospek penerapan yang luas dalam modul igbt berdaya tinggi pada kendaraan energi baru, kendali industri, dan bidang lainnya, membantu mencapai pembuangan panas yang lebih efisien dan kepadatan daya yang lebih tinggi.

saat ini, bahan pembuangan panas yang umum digunakan dalam laser semikonduktor berdaya tinggi adalah heat sink aluminium nitrida, yang disinter pada heat sink tembaga sebagai heat sink transisi. namun, ketika konduktivitas termal diperlukan antara 1000 dan 2000w/m·k, berlian saat ini menjadi pilihan pertama atau bahkan satu-satunya bahan penyerap panas opsional. ada dua bentuk utama berlian yang digunakan sebagai bahan heat sink, yaitu film berlian dan komposit berlian dengan tembaga, aluminium dan logam lainnya.

substrat kemasan semikonduktor:substrat adalah penghubung utama dalam konduksi panas dalam kemasan chip telanjang. keramik al2o3 saat ini merupakan substrat keramik yang paling banyak diproduksi dan banyak digunakan, namun karena koefisien muai panasnya (7,2×10^-6/℃) dan konstanta dielektrik (9,7) relatif tinggi dibandingkan kristal tunggal si, dan konduktivitas termal (15-35w/ (m·k) ) masih belum cukup tinggi, sehingga substrat keramik al2o3 tidak cocok untuk frekuensi tinggi , aplikasi skala besar. digunakan di sirkuit daya dan vlsi.

oleh karena itu, dengan berkembangnya teknologi mikroelektronika, karakteristik perakitan dan miniaturisasi dengan kepadatan tinggi menjadi semakin jelas, kepadatan aliran panas komponen semakin besar, dan kebutuhan akan bahan substrat baru semakin tinggi. perkembangan material substrat dengan konduktivitas termal yang tinggi dan kinerja yang lebih baik telah menjadi tren umum. selanjutnya, bahan substrat keramik dengan konduktivitas termal tinggi aln, si3n4, sic, berlian, dll. secara bertahap memasuki pasar.

diantaranya, berlian secara bertahap menjadi fokus bahan substrat kemasan generasi baru karena konduktivitas termalnya yang tinggi, koefisien muai panas yang rendah, dan stabilitas yang baik. dengan menggabungkan partikel intan dengan matriks logam yang sangat konduktif terhadap panas seperti ag, cu, dan al, material komposit matriks intan/logam yang disiapkan pada awalnya menunjukkan potensi besarnya di bidang kemasan elektronik.

meskipun sulit untuk membuat satu berlian menjadi bahan kemasan dan biayanya tinggi, konduktivitas termalnya puluhan atau bahkan ratusan kali lebih baik daripada bahan substrat keramik lainnya, sehingga banyak produsen besar berinvestasi dalam penelitian. terutama karena permintaan akan daya komputasi melonjak, substrat kemasan berlian memberikan solusi inovatif terhadap masalah pembuangan panas pada chip berkinerja tinggi, membantu pesatnya perkembangan industri seperti ai dan pusat data.

pemrosesan mikro-nano:bahan semikonduktor generasi ketiga seperti silikon karbida dan galium nitrida sulit untuk diproses. serbuk berlian dan produknya telah menjadi alat pemrosesan yang ampuh karena sifatnya yang super keras.

misalnya, perkakas berlian memainkan peran penting dalam pemotongan, penggilingan, dan pemolesan kristal silikon karbida. selain itu, dengan mempopulerkan 5g, internet of things, dan teknologi lainnya, permintaan industri elektronik konsumen akan pemrosesan yang presisi semakin meningkat. alat pemotong berlian dan produk bubuk mikro memberikan solusi perawatan permukaan presisi berkualitas tinggi untuk logam, keramik, dan rapuh bahan, mempromosikan kemajuan teknologi industri dan peningkatan industri.

selain itu, berlian memiliki keunggulan di banyak bidang seperti jendela optik, elektroda bdd, dan teknologi kuantum, serta dianggap sebagai pesaing kuat bahan semikonduktor masa depan.

industrialisasi chip "diamond" terus mengalami kemajuan

saat ini, dunia sedang meningkatkan penelitian dan pengembangan berlian di bidang semikonduktor.

elemen enam memenangkan proyek uwbgs

baru-baru ini, element six memimpin proyek utama di amerika serikat - pengembangan semikonduktor berdaya tinggi ultra-wideband menggunakan substrat berlian kristal tunggal (sc). proyek ini merupakan bagian dari program ultra-wide bandgap semiconductor (uwbgs) yang dipimpin oleh badan proyek penelitian lanjutan pertahanan (darpa) a.s., yang bertujuan untuk mengembangkan teknologi semikonduktor canggih generasi berikutnya untuk aplikasi pertahanan dan komersial serta menerobos kinerja dan batas efisiensi semikonduktor.

meskipun wafer berlian berukuran besar yang disiapkan dapat digunakan pada heat sink dan bidang optik, terdapat banyak kesulitan dalam penerapan komersial di bidang semikonduktor tingkat elektronik. misalnya, masalah teknis sintesis, pengelupasan dan penggilingan serta pemolesan berlian kristal tunggal berukuran besar masih perlu diselesaikan lebih lanjut.

untuk mencapai tujuan ini, element six telah menjalin kemitraan strategis dengan beberapa pemain kunci di industri semikonduktor, termasuk hiqute diamond dari prancis, orbray, raytheon dari jepang, serta universitas stanford dan princeton di amerika serikat. kolaborasi ini, yang mengintegrasikan keahlian dalam rekayasa dislokasi kristal, teknologi frekuensi radio galium nitrida, serta pemrosesan permukaan dan volume material, sangat penting untuk memajukan pengembangan teknologi semikonduktor celah pita ultra lebar.

dilaporkan bahwa element six adalah anak perusahaan dari perusahaan berlian de beers, yang berkantor pusat di london, inggris. ia adalah pemimpin dalam sintesis berlian kristal tunggal dan berlian polikristalin. ia memiliki pengalaman luas dalam teknologi deposisi uap kimia (cvd). .

kontribusi element six pada program uwbgs akan memanfaatkan keahlian perusahaan dalam berlian polikristalin cvd area luas dan sintesis berlian kristal tunggal (sc) berkualitas tinggi untuk memungkinkan substrat berlian sc tingkat perangkat berukuran 4 inci.

substrat berlian sc adalah kunci untuk mewujudkan produk elektronik canggih, termasuk sakelar frekuensi radio berdaya tinggi, penguat radar dan komunikasi, sakelar daya tegangan tinggi, elektronik bersuhu tinggi untuk lingkungan ekstrem, led dan laser uv dalam, mendukung multi-miliar pasar sistem dolar.

element six mampu menghasilkan wafer berlian kristal tunggal berkualitas tinggi dengan struktur kristal yang sangat tertata. saat ini, substrat berlian sc telah digunakan dalam sistem pemantauan large hadron collider cern dan membantu menemukan partikel higgs boson. element six telah bermitra dengan pemimpin semikonduktor berdaya tinggi abb untuk mewujudkan dioda schottky berlian massal tegangan tinggi pertama. selain itu, element six baru-baru ini menyelesaikan pembangunan dan commissioning fasilitas cvd canggih di portland, oregon, yang memanfaatkan teknologi intinya dan ditenagai oleh energi terbarukan.

dalam hal berlian polikristalin, wafer berlian polikristalin element six memiliki diameter lebih dari 4 inci dan banyak digunakan dalam jendela optik dalam litografi euv dan aplikasi manajemen termal dalam perangkat semikonduktor si dan gan dengan kepadatan daya tinggi.

selain itu, dalam hal perangkat tegangan tinggi, element six bekerja sama dengan perusahaan swiss abb untuk mewujudkan dioda schottky berlian massal tegangan tinggi pertama, yang menunjukkan potensi semikonduktor berbasis berlian dalam mengubah bidang elektronika daya.

pada saat yang sama, element six memperluas kemampuan intinya dalam teknologi berlian dengan mitranya. melalui lisensi silang atas kekayaan intelektual dan peralatan dengan orbray jepang. orbray telah mengembangkan teknologi untuk memproduksi substrat berlian kristal tunggal dengan diameter 55 milimeter (sekitar 2 inci), yang lebih besar dari substrat tradisional. ini akan menggabungkan teknologi cvd (deposisi uap kimia) element six, yang dapat menyimpan berlian dengan diameter hingga 150 milimeter (sekitar 6 inci), dengan keahlian orbray. tujuannya adalah untuk membangun teknologi manufaktur substrat berlian kristal tunggal berdiameter besar untuk semikonduktor daya dan semikonduktor komunikasi generasi mendatang dengan sifat penahan tegangan dan pembuangan panas yang sangat baik, memperluas skala produksi wafer berlian kristal tunggal, dan menempati pangsa yang lebih besar. di pasar semikonduktor celah pita ultra lebar.

selain itu, element six baru-baru ini menyelesaikan pembangunan dan commissioning fasilitas cvd canggih di portland, oregon, yang didukung oleh energi terbarukan dan mampu memproduksi secara massal substrat berlian kristal tunggal berkualitas tinggi.

perlu ditekankan bahwa berlian dibagi menjadi dua jenis: kristal tunggal dan polikristalin. berlian polikristalin umumnya digunakan pada unit pendingin, jendela inframerah dan gelombang mikro, pelapis tahan aus, dll. namun, berlian tidak dapat benar-benar menampilkan sifat kelistrikan berlian yang sangat baik. hal ini disebabkan adanya batas butiran di dalamnya, yang akan menyebabkan pembawa mobilitas dan biaya efisiensi pengumpulan sangat berkurang, sangat menghambat kinerja perangkat elektronik yang disiapkan olehnya; berlian kristal tunggal tidak memiliki masalah seperti itu dan umumnya digunakan di bidang-bidang utama seperti detektor dan perangkat listrik.

selama bertahun-tahun, berlian sintetis yang diproduksi menggunakan teknologi tekanan tinggi dan suhu tinggi (hpht) telah banyak digunakan dalam aplikasi penggilingan, memanfaatkan sepenuhnya kekerasan berlian yang sangat tinggi dan ketahanan aus yang ekstrem. selama 20 tahun terakhir, metode pembentukan berlian baru berdasarkan deposisi uap kimia (cvd) telah dikomersialkan, memungkinkan produksi berlian tunggal dan polikristalin dengan biaya lebih rendah. metode sintetik baru ini memungkinkan eksploitasi penuh sifat optik, termal, elektrokimia, kimia, dan elektronik berlian.

berlian tata letak huawei

pada bulan november 2023, huawei dan institut teknologi harbin bersama-sama mengajukan paten "metode ikatan hibrid untuk chip terintegrasi tiga dimensi berdasarkan silikon dan berlian." paten ini melibatkan metode ikatan hibrid untuk chip terintegrasi tiga dimensi berdasarkan silikon dan berlian.

secara khusus, ia menggunakan teknologi ikatan hibrida cu/sio2 untuk mengintegrasikan material substrat berbasis silikon dan berlian secara tiga dimensi. huawei berharap dapat memanfaatkan sepenuhnya berbagai keunggulan semikonduktor berbasis silikon dan berlian melalui kombinasi keduanya.

disebutkan dalam buku paten, "seiring dengan peningkatan kepadatan integrasi dan ukuran fitur yang terus menyusut, manajemen termal chip elektronik menghadapi tantangan besar. akumulasi panas di dalam chip sulit untuk ditransfer ke heatsink permukaan paket." , menyebabkan suhu sambungan internal meningkat secara tiba-tiba. , sangat mengancam kinerja, stabilitas, dan masa pakai chip. "paten ini memanfaatkan pembuangan panas berlian yang tinggi, dan ingin menyediakan saluran pembuangan panas untuk silikon terintegrasi tiga dimensi. perangkat berbasis untuk meningkatkan keandalan perangkat.

pada bulan maret tahun ini, tim profesor yu daquan dari universitas xiamen berkolaborasi dengan tim huawei untuk mengembangkan teknologi pengikatan berlian suhu rendah berdasarkan lapisan nanometal reaktif, yang berhasil mengintegrasikan substrat berlian polikristalin ke bagian belakang pelat adaptor kaca 2.5d chip yang dikemas, dan chip uji termal (ttv) digunakan untuk mempelajari karakteristik pembuangan panasnya.

pengecoran berlian,

mengolah wafer berlian kristal tunggal pertama di dunia

diamond foundry, sebuah perusahaan yang didirikan oleh para insinyur dari mit, universitas stanford, dan universitas princeton, juga telah membuat kemajuan dalam bidang chip berlian.

dapat dipahami bahwa perusahaan berharap untuk menggunakan wafer berlian kristal tunggal untuk memecahkan tantangan termal yang membatasi kecerdasan buatan, chip komputasi awan, elektronika tenaga kendaraan listrik, dan chip komunikasi nirkabel.

pada bulan oktober 2023, diamond foundry mengolah wafer berlian kristal tunggal pertama di dunia. menurut data spesifik, wafer berlian ini memiliki diameter 100 mm dan berat 100 karat. diamond foundry sekarang dapat menumbuhkan wafer berlian dengan panjang dan lebar 4 inci serta tebal kurang dari 3 mm di dalam reaktor. wafer ini dapat digunakan bersama dengan chip silikon untuk menghantarkan dan melepaskan panas yang dihasilkan oleh chip dengan cepat.

diamond foundry telah mengembangkan teknologi yang menanamkan berlian ke dalam setiap chip. mengikat berlian secara atom secara langsung, chip semikonduktor diikat ke substrat wafer berlian untuk menghilangkan hambatan termal yang membatasi kinerjanya.

perbandingan kondisi panas

(sumber: pengecoran berlian)

keuntungan dari solusi ini adalah memungkinkan chip untuk bekerja setidaknya dua kali kecepatan nominalnya. insinyur diamond foundry mengatakan bahwa menggunakan metode ini pada salah satu chip ai nvidia yang paling kuat bahkan dapat melipatgandakan kecepatan terukurnya dalam kondisi eksperimental.

diamond foundry sebelumnya mengungkapkan bahwa mereka berharap untuk memperkenalkan wafer berlian tunggal setelah tahun 2023 dan menempatkan berlian di belakang setiap chip; mereka diharapkan untuk memperkenalkan berlian ke dalam semikonduktor sekitar tahun 2033.

advent diamond: teknologi berlian yang didoping fosfor

advent diamond di amerika serikat juga merupakan perusahaan rintisan yang berkomitmen pada produksi massal bahan semikonduktor berlian. pada bulan april tahun ini, advent diamond mengungkapkan kemajuan di bidang ini.

salah satu inovasi inti advent diamond adalah kemampuan untuk menumbuhkan berlian kristal tunggal yang didoping fosfor pada substrat pilihan, dan advent diamond merupakan satu-satunya perusahaan di amerika serikat yang memiliki kemampuan ini. doping fosfor sangat penting karena menciptakan semikonduktor tipe-n pada berlian, yang merupakan elemen kunci dalam pengembangan perangkat elektronik. selain itu, advent diamond telah mencapai tonggak sejarah dalam mengembangkan lapisan berlian yang didoping boron di wilayah yang luas, sehingga memperluas potensi penerapan elektronik berbasis berlian.

keahlian advent diamond melampaui pertumbuhan material hingga mencakup desain komponen, manufaktur, dan kemampuan karakterisasi yang komprehensif. hal ini mencakup proses ruang bersih tingkat lanjut seperti etsa, fotolitografi, dan metalisasi, serta serangkaian teknik karakterisasi yang komprehensif seperti mikroskop, ellipsometri, dan pengukuran listrik. advent diamond mengatakan bahwa mereka menggunakan teknologi pertumbuhan mutakhir ini untuk mengembangkan lapisan berlian intrinsik dengan konsentrasi pengotor yang sangat rendah, memastikan standar kualitas dan kinerja tertinggi dari bahan berlian tingkat semikonduktor.

diketahui bahwa advent diamond saat ini memiliki wafer berlian bertatahkan 1-2 inci dan sedang bekerja keras untuk memperluas ukuran wafer menjadi 4 inci. namun, kepadatan cacat tetap menjadi masalah kritis, dengan sebagian besar wafer memiliki sekitar 108 cacat/cm² atau lebih tinggi, yang harus dikurangi menjadi 103 cacat/cm² untuk mencapai kinerja yang diharapkan.

perusahaan perancis diamfab:

mencapai wafer berlian 4 inci pada tahun 2025

selain itu, diamfab, sebuah perusahaan start-up berlian semikonduktor yang berlokasi di perancis, juga terus bekerja keras untuk teknologi chip berlian.

diamfab merupakan spin-off dari institut néel, sebuah laboratorium dari pusat penelitian ilmiah nasional perancis (cnrs), dan merupakan hasil penelitian dan pengembangan selama 30 tahun pada pertumbuhan berlian sintetis. proyek diamfab awalnya diinkubasi di satt linksium di grenoble alps, sebuah perusahaan yang didirikan pada maret 2019 oleh gauthier chicot dan khaled driche, dua phd di bidang nanoelektronik dan peneliti terkenal di bidang berlian semikonduktor.

diamfab mengatakan, untuk memenuhi kebutuhan pasar semikonduktor dan komponen daya di industri otomotif, energi terbarukan, dan kuantum, perusahaan telah mengembangkan teknologi terobosan di bidang epitaksi dan doping berlian sintetis serta memegang empat hak paten dalam lapisan berlian tipis. pertumbuhan dan doping, dan desain komponen elektronik berlian.

pada bulan maret tahun ini, perusahaan mengumumkan telah menerima pembiayaan putaran pertama sebesar 8,7 juta euro. putaran pembiayaan ini akan memungkinkan diamfab membangun jalur produksi percontohan, melakukan pra-industrialisasi teknologinya dan mempercepat pengembangannya untuk memenuhi permintaan semikonduktor berlian yang terus meningkat.

diamfab telah mengajukan paten untuk kapasitor semua berlian dan bekerja sama dengan perusahaan terkemuka di bidangnya. ceo diamfab gauthier chicot mengatakan: “di antara parameter lain kami telah mencapai target kami: lebih dari 1000a/cm²kepadatan arus tinggi dan medan listrik tembus lebih besar dari 7,7mv/cm. ini adalah parameter utama untuk kinerja perangkat di masa depan dan sudah lebih unggul dibandingkan material yang sudah ada seperti sic untuk perangkat elektronika daya. selain itu, kami memiliki peta jalan yang jelas untuk mengaktifkan wafer 4 inci pada tahun 2025 sebagai pendorong utama produksi massal. "

jepang mengembangkan sepenuhnya industri keping berlian

dilihat dari hasil penelitian yang telah diumumkan, eksplorasi industri keping intan di jepang lebih komprehensif.

mulai tahun 2022, jepang telah memproduksi wafer berlian dengan kemurnian yang dapat digunakan dalam proyek komputasi kuantum; pada awal tahun 2023, seorang profesor di universitas saga jepang dan produsen suku cadang presisi jepang orbray berkolaborasi untuk mengembangkan semikonduktor daya yang terbuat dari semikonduktor berkekuatan ini dapat beroperasi pada listrik 1cm² 875 megawatt. di antara semikonduktor berlian, nilai daya keluarannya adalah yang tertinggi di dunia; pada bulan agustus tahun yang sama, tim peneliti universitas chiba di jepang mengusulkan teknologi laser baru yang dapat bergerak sepanjang kristal optimal pesawat. memotong” berlian dengan mudah.

metode pemotongan tim peneliti universitas chiba

proses pemotongan berbasis laser yang memotong berlian dengan bersih tanpa merusaknya. para peneliti mengatakan teknologi baru ini mencegah penyebaran retakan yang tidak diinginkan selama pemotongan laser dengan memfokuskan gelombang laser pendek ke volume yang sempit dan meruncing di dalam material.

universitas chiba mengatakan teknologi baru yang diusulkan ini bisa menjadi langkah penting dalam mengubah berlian menjadi “bahan semikonduktor yang cocok untuk teknologi yang lebih efisien di masa depan.” profesor hidai mengatakan pemotongan berlian dengan laser "memungkinkan produksi wafer berkualitas tinggi dengan biaya rendah" dan penting untuk pembuatan perangkat semikonduktor berlian.

perusahaan amerika akhan

akhan berspesialisasi dalam pembuatan laboratorium bahan berlian sintetis tingkat elektronik pada awal agustus 2021, akhan mengumumkan pengembangan wafer 300 mm pertama yang menggabungkan silikon cmos dengan substrat berlian, dan mencapai suatu pencapaian.

sekitar tahun 2013, akhan memperoleh lisensi aplikasi semikonduktor berlian eksklusif untuk terobosan teknologi pengendapan berlian suhu rendah yang dikembangkan oleh laboratorium nasional argonne departemen energi as. teknologi ini dapat menyimpan nanodiamond pada berbagai bahan substrat wafer pada suhu serendah 400 derajat celcius. kombinasi teknologi berlian suhu rendah dari argonne dan proses miraj diamond dari akhan memecahkan hambatan dalam industri semikonduktor yang membatasi penggunaan film berlian pada doping tipe-p.

selanjutnya, akhan mengumumkan platform miraj diamond, yang mengembangkan proses baru yang dipatenkan di mana bahan berlian tipe-n dibuat dari silikon dengan sifat yang belum terbukti sebelumnya.

seperti disebutkan dalam artikel pengamat industri semikonduktor sebelumnya “diamond chips, segera hadir untuk penggunaan komersial”, adam khan, pendiri dan ceo akhan, mendirikan perusahaan baru, diamond quanta, pada bulan januari tahun ini untuk fokus pada bidang semikonduktor dengan tujuan memanfaatkan sifat-sifat unggul berlian. memberikan solusi canggih untuk elektronika daya dan perangkat fotonik kuantum.

pada bulan mei tahun ini, diamond quanta mengumumkan bahwa “kerangka berlian terpadu” kondusif untuk doping pengganti yang sebenarnya. teknologi inovatif ini secara mulus mengintegrasikan unsur-unsur baru ke dalam struktur berlian, memberikan sifat baru tanpa merusak integritas kristalnya.

hasilnya, berlian telah diubah menjadi semikonduktor berkinerja tinggi yang mampu mendukung pembawa muatan negatif (tipe-n) dan positif (tipe-p). tingkat mobilitas ini menunjukkan bahwa kisi-kisi berlian sangat bersih dan teratur, dan bahwa pusat-pusat penyebaran secara efektif dipasifkan karena keberhasilan penerapan strategi ko-doping yang mengurangi dampak cacat transportasi pembawa. selain itu, proses doping menyempurnakan struktur berlian yang ada dengan mengoreksi dislokasi, sehingga meningkatkan konduktivitas material. kemajuan ini tidak hanya melestarikan tetapi juga meningkatkan struktur berlian, menghindari kendala umum seperti distorsi kisi yang signifikan atau penerapan kondisi jebakan yang biasanya mengurangi mobilitas.

“memulai diamond quanta dan mengembangkan proses doping tingkat lanjut ini diperlukan. industri seperti elektronik, otomotif, dirgantara, energi, dll. sedang mencari teknologi semikonduktor yang dapat menangani peningkatan permintaan yang disebabkan oleh tuntutan teknologi mereka yang terus berubah. ekspansi teknologi. tekanan." kata adam khan. “teknologi kami lebih dari sekedar material alternatif bagi industri yang ingin meningkatkan efisiensi semikonduktor; kami memperkenalkan material yang benar-benar baru yang akan mendefinisikan kembali standar kinerja, daya tahan, dan efisiensi yang akan secara mulus mendukung beban kerja yang semakin berat di era modern. peran integral dalam menyediakan daya ke beban.”

tim korea: mengurangi biaya film berlian

pada bulan april tahun ini, tim ilmu material dari korea institute of basic science menerbitkan sebuah artikel di majalah nature, mengumumkan keberhasilan sintesis berlian pada tekanan atmosfer standar dan 1025°c untuk produksi film berlian.

rodney ruoff, pemimpin tim peneliti, mengatakan bahwa dia memperhatikan beberapa tahun yang lalu bahwa berlian sintetis tidak selalu memerlukan kondisi ekstrim. mengekspos galium logam cair ke gas metana dapat menghasilkan grafit, suatu alotrop berlian. hal ini menginspirasi ruoff untuk menyelidiki galium -mengandung emas cair penelitian tentang jalur "dekarburisasi" dari gas yang mengandung karbon untuk menghasilkan berlian. secara kebetulan, tim ruoff menemukan bahwa ketika bahan unsur silikon dimasukkan ke dalam lingkungan reaksi, kristal berlian kecil muncul. berdasarkan fenomena ini, tim eksperimen memperbaiki perangkat reaksi, memaparkan campuran yang mengandung galium cair, besi, nikel, dan silikon ke atmosfer campuran metana dan hidrogen, dan memanaskannya hingga 1025°c dan biji kristal. saat ini, tim ruoff telah berhasil menyiapkan film mikro-berlian yang terdiri dari ribuan kristal berlian.

jika teknologi sintesis tekanan normal ini berhasil diperluas ke skala yang lebih besar di masa depan, hal ini akan membuka cara yang lebih ekonomis dan sederhana untuk menyiapkan film berlian, yang diharapkan dapat memberikan dorongan kuat bagi pengembangan komputer kuantum dan pembangkit listrik. semikonduktor.

tidak hanya perusahaan-perusahaan tersebut di atas yang mempromosikan industrialisasi chip "berlian". ada juga banyak perusahaan industri yang berinvestasi dalam hal ini.

dilihat dari berbagai tren, industri ini semakin memperhatikan semikonduktor berlian, dan sumber daya yang menguntungkan terus dikumpulkan, yang juga mempercepat kecepatan penelitian dan pengembangan serta industrialisasi. ini berarti awal dari era wafer "berlian".

secara keseluruhan, semikonduktor berlian memiliki sifat luar biasa yang lebih unggul dari bahan semikonduktor lainnya, seperti konduktivitas termal yang tinggi, celah pita lebar, mobilitas pembawa yang tinggi, insulasi tinggi, transmisi optik, stabilitas kimia, dan ketahanan radiasi. saat ini, industri ini bergerak lebih jauh ke arah berlian dan secara bertahap memasuki masa transformasi pengembangan multi-fungsi berlian.

di masa depan, dengan perkembangan bertahap teknologi pengendapan berlian berukuran besar, berkualitas tinggi, berskala besar, dan sangat fleksibel, diharapkan pengembangan sirkuit terpadu berskala besar dan sirkuit terpadu berkecepatan tinggi akan memasuki tahap baru. era.

tulis di akhir

sejak lima puluh atau enam puluh tahun yang lalu, komunitas ilmiah mulai menggila untuk melakukan penelitian tentang semikonduktor berlian, namun hingga saat ini, perangkat yang terbuat dari semikonduktor berlian belum digunakan dalam skala besar. beberapa insinyur menyesalkan bahwa berlian mungkin selalu menjadi yang terdepan dalam penggunaan semikonduktor praktis.

memang benar bahwa berlian memiliki keunggulan yang signifikan di bidang semikonduktor, namun produksi dan penerapan chip berlian dalam skala besar masih menghadapi banyak tantangan dan keterbatasan, seperti biaya tinggi, pemrosesan yang sulit, doping yang belum matang dan teknologi lainnya, serta pertanyaan tentang cakupan aplikasi yang terbatas .

meskipun perjalanan material ini masih panjang, material ini telah menunjukkan vitalitas dan potensi penerapannya dalam rantai semikonduktor. kami percaya bahwa dengan promosi bersama semua pihak, material berlian dengan berbagai sifat unggulan akan dikembangkan lebih lanjut di masa depan, membantu bidang material semikonduktor mengambil langkah penting.

tentu saja, peran utama dari material baru bukanlah untuk mengalahkan material tradisional yang diwakili oleh silikon hingga mati di pantai, namun untuk berfungsi sebagai pelengkap dan berperan penuh dalam bidang yang mereka kuasai.