最近，“終極半導(dǎo)體”的新聞火了，多個媒體報道了日本在金剛石半導(dǎo)體開發(fā)取得突破性進展的消息，日本佐賀大學(xué)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(dǎo)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(xué)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(zhì)，當(dāng)時報道預(yù)計2023年實現(xiàn)投產(chǎn)。

▲右側(cè)為2022年4月制作的2英寸晶圓，左側(cè)為普通大小的種晶片

       半導(dǎo)體的概念

       物質(zhì)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(dǎo)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(dǎo)電性比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導(dǎo)體。常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料稱為半導(dǎo)體。與導(dǎo)體和絕緣體相比，半導(dǎo)體材料的發(fā)現(xiàn)是最晚的，直到20世紀30年代，當(dāng)材料的提純技術(shù)改進以后，半導(dǎo)體的存在才真正被學(xué)術(shù)界認可。

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

       半導(dǎo)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(zhuǎn)換等領(lǐng)域都有應(yīng)用，如二極管就是采用半導(dǎo)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(dǎo)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(dāng)中的核心單元都和半導(dǎo)體有著極為密切的關(guān)聯(lián)。從科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟發(fā)展的角度來看，半導(dǎo)體影響著人們的日常工作生活。

       半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展階段
       半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展至今，經(jīng)歷了三個階段：第一代半導(dǎo)體材料以硅為代表；第二代半導(dǎo)體材料砷化鎵也已經(jīng)廣泛應(yīng)用；而第三代半導(dǎo)體材料主要分為碳化硅和氮化鎵，相比前兩代半導(dǎo)體材料，第三代半導(dǎo)體材料具有更高的禁帶寬度，高擊穿電壓，電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率，在高溫高壓高功率和高頻領(lǐng)域已經(jīng)替代前兩代半導(dǎo)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(dǎo)體”就是金剛石，作為超寬禁帶半導(dǎo)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(xué)性質(zhì)，如高載流子遷移率、高熱導(dǎo)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(lǐng)域中，特別是電子技術(shù)中得到廣泛關(guān)注，被公認為是最具前景的新型半導(dǎo)體材料。基于這些優(yōu)勢，使用超寬禁帶半導(dǎo)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(zhì)量、體積以及生命周期成本，同時允許設(shè)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(dǎo)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(yīng)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(dǎo)體”。也就是最近新聞中提到的相關(guān)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(dǎo)體承擔(dān)著保護國內(nèi)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略安全的責(zé)任，供應(yīng)鏈國產(chǎn)化的趨勢不可避免，因此，國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)亟需走上獨立自強的道路，搶占全球半導(dǎo)體市場份額，雖然我國在金剛石行業(yè)處于產(chǎn)量的領(lǐng)先地位，但是在終極半導(dǎo)體方面與世界先進國家還存在很大差距，半導(dǎo)體產(chǎn)品迭代快速，技術(shù)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(dǎo)體高端市場發(fā)起進攻。