全球首块8英寸单晶金刚石晶圆问世
近日，金刚石半导体制造商Diamond Foundry宣布成功制造出全球首块直径200毫米（8英寸）的单晶金刚石（D200mm），标志着这一被誉为“终极材料”的半导体基底首次达到晶圆级尺度。
突破硅基极限，金刚石优势显著
半导体产业长期依赖硅晶圆，但随着器件向高功率、高集成度演进，硅基材料的物理极限日益显现。相比之下，金刚石集最高导热率、卓越机械强度、优异电绝缘性及光学特性于一身，被视为满足未来大功率、强电场及抗辐射需求的理想候选材料。
具体而言，金刚石具备以下核心优势：
- 禁带宽度：高达5.45–5.47 eV；
- 载流子迁移率：空穴为3800 cm²/V·s，电子为4500 cm²/V·s；
- 击穿电场：大于10 MV/cm；
- 热导率：达22 W/cm·K，居自然界材料之首。
Diamond Foundry指出，现代AI处理器将巨大功率集中于微观区域，金刚石卓越的导热能力可从材料层面高效扩散热量，为芯片架构优化、功率密度提升及冷却系统设计开辟新路径。
攻克尺寸难题，实现单晶规模化
长期以来，制约金刚石在半导体领域应用的最大瓶颈在于尺寸。天然金刚石尺寸受限，而传统实验室培育技术难以获得大尺寸单晶。Diamond Foundry通过整合等离子体物理、反应器工程及精密工艺控制，突破了这一障碍。
在CarbonSemi 2026大会上，Diamond Foundry展示了完整的D200mm单晶金刚石圆片。该样品并非多晶拼接或碎片组装，而是真正的单晶结构。与存在晶界、会散射热载流子的多晶金刚石不同，单晶连续的晶格结构能最大化导热效率并保留电绝缘性，这对高性能半导体应用至关重要。
二十五年技术积淀，迈向300mm前景
Diamond Foundry CEO Martin Roscheisen表示，这一里程碑式成果凝聚了数百名工程师、科学家十余年的努力，更致敬了Stefan Gsell与Martin Fischer两位科学家长达25年的坚持。2022年，Diamond Foundry收购奥格斯堡金刚石技术公司（Audiatec），将顶尖的晶体生长专长与公司先进的反应器制造能力相结合，最终实现了技术突破。
Roscheisen强调，D200mm的成功不仅证明了单晶金刚石在大尺度生长的可行性，也让未来生产300mm（12英寸）晶圆变得可预测。这一成就涵盖了等离子体生成、生长化学、反应器架构、热管理及自动化制造等多维度的技术进步。
商业化仍需跨越验证门槛
尽管技术突破令人振奋，但业界需保持理性。目前展示的D200mm样品距离成为芯片制造商可用的合格衬底或热沉片仍有距离。后续仍需对其平整度、厚度均匀性、缺陷密度、热学与电学性能一致性以及量产的可重复性进行严格验证。