全球首个100mm的金刚石晶圆

近日，总部位于加利福尼亚州旧金山的Diamond Foundry Inc制造出了世界上第一块直径为 100 毫米的单晶金刚石晶圆。

该公司计划提供金刚石基板作为改善热性能的途径，这反过来又可以改善人工智能计算和无线通信以及更小的电力电子设备。

该公司使用一种称为异质外延的工艺来沉积碳原子，并在可扩展的基底上制造单晶金刚石。以前已经生产过金刚石晶片，但它是基于压缩金刚石粉末，缺乏单晶金刚石的特性。

Diamond Foundry 表示，其下一个目标是降低金刚石晶圆的缺陷密度，以实现比硅高 17,200 倍、比碳化硅高 60 倍的品质因数。

Diamond Foundry 在华盛顿州经营一家钻石和晶圆生产工厂。

该公司成立于 2012 年，业务涉及珠宝和奢侈品市场以及半导体行业。该公司在其 Linkedin 网站上表示，已获得 5.15 亿美元的融资，并正在执行一项数十亿美元的扩张计划，利用零排放能源将温室气体转化为金刚石硅片。

据他们所说，公司可以通过将金刚石以原子方式粘合到以埃级精度减薄的集成电路 (IC) 晶圆上，实现了最终的热芯片封装。

从热导性上看，没有其他材料能像单晶金刚石那样有效地导热，从而使芯片运行得更快、使用寿命更长。这就让金刚石晶圆在工作芯片晶体管的原子距离内提供了一条热高速公路。它以理想的效率散热，减少热点并使芯片的计算速度提高三倍。

同时，这还是一个极端的电绝缘体，最薄的金刚石切片可以隔离非常高的电压，从而使电力电子器件的小型化达到新的水平。

得益于这些领先特性，Diamond Foundry认为公司的解决方案适用于所有领先的高功率芯片，经过验证的硅芯片与金刚石半导体基板的结合极大地加速了云和人工智能计算，这意味着使用数据中心一半的空间即可获得相同的性能。

这些优势也让其能简化逆变器设计，会因为金刚石晶圆的导热性和电绝缘性的极端特性使得新颖的架构能够从根本上推进小型化、效率和鲁棒性。

这个领先的设计也让其能在无线通信领域提供帮助。

据介绍，GaN 半导体为越来越多的最有效的无线通信提供动力。但金刚石晶圆解决了过热和电压问题，使 GaN 在每一项指标上都优于 SiC。

而金刚石基 GaN MOSFET 的功率密度是不含金刚石的 GaN 的三倍。通过降低热应力以及将 GaN 原子互连到 DF （Diamond Foundry）单晶金刚石，提高了可靠性。

类似的公司 Diamfab SA（法国格勒诺布尔）于 2019 年在欧洲成立。Diamfab 合成并掺杂在其他基板上生长的金刚石外延层，以期用金刚石制造卓越的功率器件。”