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Diamond Foundry宣布首个D200mm单晶金刚石

核心导读 Diamond Foundry宣布制成首个直径200毫米的D200mm单晶金刚石,称这是金刚石迈向半导体晶圆级制造的关键一步。该成果面向高功率电子、AI计算与散热等应用,也使D300mm开发更可预期。

Diamond Foundry Inc.今天宣布了材料技术历史上的一个重要里程碑:制造出首个D200mm单晶金刚石,直径为200毫米。

这一成果标志着人类将金刚石作为技术材料、以半导体相关尺寸进行制造的能力迈出了根本性一步。

长期以来,金刚石一直被公认为一种卓越的技术材料。它兼具最高的热导率、出色的机械强度、电绝缘性、光学性能以及实现极限电子性能的潜力。然而,其在先进技术中的应用一直受到一个基本限制:尺寸。

Diamond Foundry的D200mm突破改变了这一局面。

在D200mm规模上生产单晶金刚石,需要克服晶体生长、等离子体物理、反应器工程、材料科学、工艺控制和制造方面的根本挑战。这一成果不是多个金刚石块的拼接,也不是多晶金刚石晶圆,而是D200mm规模的单晶金刚石。

“这是那些一度看似几乎不可能实现的里程碑之一,”Diamond Foundry Inc.首席执行官Martin Roscheisen表示,“数百名DF工程师、科学家和技术人员为实现这一成果作出了贡献。这是十多年来无数实验、失败、发明、设备重建和经验积累的结晶。”

Roscheisen特别提到了Stefan Gsell和Martin Fischer,他们关于单晶金刚石尺寸化的工作始于25年前。

“Stefan和Martin追求这一目标已经25年,”Roscheisen说,“在技术领域,很少有人能以如此坚韧的毅力坚持一个极其困难的科学挑战。在普遍认为单晶金刚石根本无法做到这一尺寸时,他们仍然坚持推进。如今,这种坚持体现在首个D200mm单晶金刚石上。更重要的是,这也让D300mm变得可预期。”

从宝石尺寸到半导体尺寸

半导体产业建立在以晶圆级制造卓越材料的能力之上。硅向更大尺寸晶圆的发展,使日益复杂的器件能够以经济且可重复的方式制造,从而改变了电子产业。

金刚石从未拥有过类似的发展路径。

天然金刚石受地质条件限制。传统实验室培育金刚石在历史上也长期局限于相对较小的晶体尺寸。即便金刚石的卓越特性与高功率电子、AI计算、光学、量子系统及其他先进技术的关联日益增强,晶体尺寸仍是一个根本瓶颈。

D200mm单晶金刚石里程碑展示了一条突破这一限制的路径。

对Diamond Foundry而言,这一成果是其更广泛努力的一部分,旨在将单晶金刚石从以宝石计量的稀缺材料,转变为可规模化制造的技术工业级半导体衬底。

随着计算系统面临日益严峻的热限制,这一成果的意义尤为显著。现代AI处理器将大量功耗集中在硅上的微小区域。金刚石出色的热导率可以在材料层面扩散这些热量,为芯片架构、功率密度、可靠性和散热带来新的可能性。

二十五年坚持

D200mm成果的渊源远超Diamond Foundry本身。

25年来,Gsell和Fischer一直在攻克生长可规模化尺寸、高质量单晶金刚石的基础科学与工程挑战。他们的工作最终成为Diamond Foundry数百人参与的更大努力的一部分。

这一里程碑反映了等离子体生成、生长化学、反应器架构、晶体工程、热管理、计量、自动化和制造等多个领域的进展。

“技术历史往往围绕某项技术最终成功的那一刻书写,”Roscheisen说,“但那一刻建立在那些愿意花费数年、有时甚至数十年让其成功的人之上。这颗金刚石之所以存在,是因为数百人的贡献,也是因为有几个人25年来始终没有放弃这个想法。”

金刚石的新尺寸

Diamond Foundry将D200mm视为一个起点,而非终点,认为它开启了金刚石制造的新纪元。

公司正在为半导体和先进技术应用开发单晶金刚石。在这些应用中,金刚石在热学、机械、电学和光学性能方面的综合优势,可实现超越传统材料极限的性能。

首颗D200mm晶体以生长后的未抛光状态展示,直接来自生长工艺。

对于一种只有在地球深处极端条件下才会由自然形成的材料而言,这一意义很简单:

单晶金刚石已经迈入晶圆级时代。

配图

来源: 海外媒体

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