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(ban)(ban)導體開(kai)發取得突破性進(jin)展的消息，日本佐賀大學嘉(jia)數誠教授與(yu)(yu)日本精密零部件制(zhi)造商Orbray合作開(kai)發出了金剛石功率半(ban)(ban)導體。去年4月，我(wo)們也報道過(guo)日本Adamant并木精密寶石會(hui)社與(yu)(yu)滋(zi)賀大學成功實現(xian)鉆石晶圓量(liang)產，今后專用于(yu)量(liang)子(zi)計(ji)算機的存儲介(jie)質，當時(shi)報道預計(ji)2023年實現(xian)投產。

▲右側為(wei)2022年4月制作的(de)2英(ying)寸晶圓(yuan)，左側為(wei)普通大(da)小的(de)種晶片

       半導體的概念

       物質存(cun)(cun)在的(de)(de)(de)形式多(duo)種多(duo)樣，固體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)、液(ye)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)、氣體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)、等(deng)(deng)(deng)(deng)離子體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)等(deng)(deng)(deng)(deng)等(deng)(deng)(deng)(deng)。我(wo)們(men)通常把導(dao)電(dian)(dian)性差的(de)(de)(de)材料，如(ru)煤、人工(gong)晶體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)、琥珀、陶瓷等(deng)(deng)(deng)(deng)稱為(wei)絕緣體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。而把導(dao)電(dian)(dian)性比較好的(de)(de)(de)金(jin)屬如(ru)金(jin)、銀、銅、鐵(tie)、錫、鋁等(deng)(deng)(deng)(deng)稱為(wei)導(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。常溫下導(dao)電(dian)(dian)性能介于導(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)與絕緣體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)之間的(de)(de)(de)材料稱為(wei)半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。與導(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和絕緣體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)比，半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)材料的(de)(de)(de)發(fa)現(xian)是(shi)最晚的(de)(de)(de)，直到(dao)20世紀(ji)30年代，當材料的(de)(de)(de)提純技(ji)術(shu)改(gai)進(jin)以后，半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)存(cun)(cun)在才真正被學術(shu)界認可(ke)。

       半導(dao)體(ti)材料(liao)是一類具(ju)有(you)半導(dao)體(ti)性能(neng)、可用來(lai)制作半導(dao)體(ti)器(qi)件(jian)和(he)集(ji)成(cheng)電路(lu)的(de)電子材料(liao)，半導(dao)體(ti)材料(liao)是半導(dao)體(ti)工業的(de)基礎，它的(de)發(fa)展對半導(dao)體(ti)技術的(de)發(fa)展有(you)極大的(de)影響。

       半導體在集成電路、消費電子、通信系統、光伏發電、照明、大(da)功率電源轉換(huan)等領(ling)域都有應用，如二極管就(jiu)是采用半導體制作(zuo)的器件。

       無論(lun)從(cong)科(ke)技(ji)或(huo)是經(jing)濟發(fa)展(zhan)的角度來看，半導體的重要性都(dou)是非(fei)常(chang)巨大的。大部分的電子(zi)產品，如計算機(ji)、移動電話或(huo)是數字錄音機(ji)當(dang)中的核心單元都(dou)和(he)半導體有著極為密切的關聯。從(cong)科(ke)學技(ji)術和(he)經(jing)濟發(fa)展(zhan)的角度來看，半導體影響著人們的日常(chang)工作生活。

       半導體產業鏈發展階段
       半導體產業鏈發展至今，經歷了三個階段：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(dai)(dai)半導(dao)體材料，第三(san)代(dai)(dai)半導(dao)體材料具有更高(gao)(gao)的(de)禁(jin)帶(dai)寬度，高(gao)(gao)擊穿(chuan)電壓，電導(dao)率和熱導(dao)率，在高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓高(gao)(gao)功率和高(gao)(gao)頻領域已經替代(dai)(dai)前兩代(dai)(dai)半導(dao)體材料。

       隨(sui)著科技不斷發(fa)展的(de)需(xu)求，我們現在所說的(de)“終極半導體(ti)”就(jiu)是金(jin)剛石，作為超寬禁(jin)帶半導體(ti)材料(liao)的(de)一(yi)員（禁(jin)帶寬度5.5eV），具(ju)有一(yi)系(xi)列優異(yi)的(de)物理和化學性(xing)質，如高(gao)(gao)載流(liu)(liu)子(zi)遷(qian)移(yi)率(lv)、高(gao)(gao)熱導率(lv)、高(gao)(gao)擊(ji)穿電場、高(gao)(gao)載流(liu)(liu)子(zi)飽和速率(lv)和低(di)介電常數等，這使(shi)(shi)其(qi)在高(gao)(gao)新(xin)科技尖(jian)端(duan)領(ling)域(yu)中(zhong)(zhong)，特別是電子(zi)技術中(zhong)(zhong)得(de)到(dao)廣泛關注(zhu)，被公認為是最(zui)具(ju)前景的(de)新(xin)型半導體(ti)材料(liao)。基于(yu)這些(xie)優勢(shi)，使(shi)(shi)用超寬禁(jin)帶半導體(ti)材料(liao)可以使(shi)(shi)新(xin)一(yi)代電子(zi)器件(jian)變得(de)更小、更快、更可靠且更高(gao)(gao)效。這有助于(yu)減少電子(zi)元件(jian)的(de)質量、體(ti)積以及生(sheng)命周期成本(ben)，同時(shi)允許(xu)設備在更高(gao)(gao)的(de)溫度、電壓和頻率(lv)下工作，也使(shi)(shi)得(de)電子(zi)器件(jian)使(shi)(shi)用更少的(de)能量卻可以實現更高(gao)(gao)的(de)性(xing)能。

       寬(kuan)禁帶(dai)半導體(ti)尤其是金(jin)剛石在高(gao)頻高(gao)壓條件下具有廣泛且不可(ke)替代的(de)應用優勢和前(qian)景，被(bei)認為是制(zhi)備下一代高(gao)功率、高(gao)頻、高(gao)溫及低(di)功率損耗電子器件最有希望的(de)材料(liao)，被(bei)業界譽為“終極半導體(ti)”。也就是最近新聞中(zhong)提(ti)到的(de)相關(guan)研究(jiu)進展(zhan)。

       國產替代勢不可擋

       近幾年(nian)，美國對華科技(ji)政(zheng)策封閉的(de)消(xiao)息有目共(gong)睹，從中興困境到華為芯(xin)片斷供(gong)，半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)承擔(dan)著保護國內產業(ye)戰略安全(quan)的(de)責任，供(gong)應(ying)鏈國產化的(de)趨勢不可避免，因此，國內半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)企業(ye)亟需走上獨立自強(qiang)的(de)道路，搶占全(quan)球半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)市場(chang)份(fen)額(e)，雖(sui)然(ran)我(wo)國在(zai)(zai)金(jin)(jin)剛(gang)石行業(ye)處于產量的(de)領先地(di)位，但是(shi)在(zai)(zai)終(zhong)極半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)方面與世(shi)界先進國家還存(cun)在(zai)(zai)很大差(cha)距，半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)產品迭(die)代快速，技(ji)術革新迅速，需要(yao)我(wo)國在(zai)(zai)政(zheng)策和資金(jin)(jin)扶持下增強(qiang)競爭(zheng)力(li)，向終(zhong)極半(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)高(gao)端市場(chang)發起進攻(gong)。