最近，“終極半導體”的新聞火了，多個媒體報道了日本在金剛石半導體開發(fā)取得突破性進展的消息，日本佐賀大學嘉數(shù)誠教授與日本精密零部件制造商Orbray合作開發(fā)出了金剛石功率半導體。去年4月，我們也報道過日本Adamant并木精密寶石會社與滋賀大學成功實現(xiàn)鉆石晶圓量產(chǎn)，今后專用于量子計算機的存儲介質，當時報道預計2023年實現(xiàn)投產(chǎn)。

▲右側為2022年4月制作的2英寸晶圓，左側為普通大小的種晶片

       半導體的概念

       物質存在的形式多種多樣，固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導電性差的材料，如煤、人工晶體、琥珀、陶瓷等稱為絕緣體。而把導電性比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料稱為半導體。與導體和絕緣體相比，半導體材料的發(fā)現(xiàn)是最晚的，直到20世紀30年代，當材料的提純技術改進以后，半導體的存在才真正被學術界認可。

       半導體材料是一類具有半導體性能、可用來制作半導體器件和集成電路的電子材料，半導體材料是半導體工業(yè)的基礎，它的發(fā)展對半導體技術的發(fā)展有極大的影響。

       半導體在集成電路、消費電子、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明、大功率電源轉換等領域都有應用，如二極管就是采用半導體制作的器件。

       無論從科技或是經(jīng)濟發(fā)展的角度來看，半導體的重要性都是非常巨大的。大部分的電子產(chǎn)品，如計算機、移動電話或是數(shù)字錄音機當中的核心單元都和半導體有著極為密切的關聯(lián)。從科學技術和經(jīng)濟發(fā)展的角度來看，半導體影響著人們的日常工作生活。

       半導體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展階段
       半導體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展至今，經(jīng)歷了三個階段：第一代半導體材料以硅為代表；第二代半導體材料砷化鎵也已經(jīng)廣泛應用；而第三代半導體材料主要分為碳化硅和氮化鎵，相比前兩代半導體材料，第三代半導體材料具有更高的禁帶寬度，高擊穿電壓，電導率和熱導率，在高溫高壓高功率和高頻領域已經(jīng)替代前兩代半導體材料。

       隨著科技不斷發(fā)展的需求，我們現(xiàn)在所說的“終極半導體”就是金剛石，作為超寬禁帶半導體材料的一員（禁帶寬度5.5eV），具有一系列優(yōu)異的物理和化學性質，如高載流子遷移率、高熱導率、高擊穿電場、高載流子飽和速率和低介電常數(shù)等，這使其在高新科技尖端領域中，特別是電子技術中得到廣泛關注，被公認為是最具前景的新型半導體材料。基于這些優(yōu)勢，使用超寬禁帶半導體材料可以使新一代電子器件變得更小、更快、更可靠且更高效。這有助于減少電子元件的質量、體積以及生命周期成本，同時允許設備在更高的溫度、電壓和頻率下工作，也使得電子器件使用更少的能量卻可以實現(xiàn)更高的性能。

       寬禁帶半導體尤其是金剛石在高頻高壓條件下具有廣泛且不可替代的應用優(yōu)勢和前景，被認為是制備下一代高功率、高頻、高溫及低功率損耗電子器件最有希望的材料，被業(yè)界譽為“終極半導體”。也就是最近新聞中提到的相關研究進展。

       國產(chǎn)替代勢不可擋

       近幾年，美國對華科技政策封閉的消息有目共睹，從中興困境到華為芯片斷供，半導體承擔著保護國內(nèi)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略安全的責任，供應鏈國產(chǎn)化的趨勢不可避免，因此，國內(nèi)半導體企業(yè)亟需走上獨立自強的道路，搶占全球半導體市場份額，雖然我國在金剛石行業(yè)處于產(chǎn)量的領先地位，但是在終極半導體方面與世界先進國家還存在很大差距，半導體產(chǎn)品迭代快速，技術革新迅速，需要我國在政策和資金扶持下增強競爭力，向終極半導體高端市場發(fā)起進攻。