金剛石襯底，日本再破紀錄！

近日，日本Orbray株式會社在金剛石襯底領域取得了重大技術突破，成功研制出全球*大尺寸的電子產品用金剛石基板，其規格達到了20mmx20mm。這一進展在一定程度上推動了金剛石材料在高端電子器件制造領域的應用，并可能對功率半導體和量子計算機等領域產生影響。

在技術方面，Orbray采用了自主研發的“特殊藍寶石基板”沉積工藝，并改良了臺階流動生長法（step-flowgrowth），成功實現了大尺寸斜截面（111）面金剛石基板的制備。其關鍵技術在于基板的特定角度傾斜設計，能夠緩解金剛石晶體生長過程中的內部應力，從而突破大尺寸制造的瓶頸。此外，該公司計劃未來進一步擴展基板尺寸，目標是在2026年前完成2英寸（約5厘米）直徑規格的商業化準備。

功率半導體是現代電力電子系統的核心，廣泛應用于新能源汽車、智能電網、高速列車以及航空航天等領域。金剛石因其超高的熱導率、極寬的禁帶和優異的功率處理能力，被認為是未來半導體材料的“*形態”。Orbray的突破，使得金剛石基板的實際應用前景更進一步，特別是在高功率、高頻率、高溫環境下，金剛石材料有望取代傳統的碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）半導體，為電力電子行業帶來性能上的飛躍。

在新能源汽車領域，金剛石基板的應用可以明顯降低功率電子器件的損耗，提升電動車的續航里程，并加快快充技術的發展。未來，基于金剛石的逆變器和電力模塊可以使電動車實現更高效的能量轉換，從而提升整體性能。此外，在高壓輸電和可再生能源系統（如風電、光伏逆變器）中，金剛石功率半導體有望減少系統損耗，提高能源利用效率，為全球綠色能源發展提供強力支持。

然而，金剛石基板的生產成本極高，制造技術難度大，導致其商業化進程相對緩慢。當前功率半導體市場仍由硅（Si）和碳化硅（SiC）主導，后者近年來因其較低的功耗和更強的耐高溫能力，逐步在新能源汽車、光伏逆變器和高壓輸電等領域得到廣泛應用。

如果Orbray的金剛石基板技術能夠大規模量產，并在成本控制上取得突破，功率半導體行業可能會迎來材料體系的進一步升級。基于金剛石的功率器件理論上可以實現更高的工作頻率和更低的功耗，但前提是生產成本能夠降至可接受的水平，并且供應鏈體系能夠成熟發展。當前來看，金剛石功率半導體仍然處于技術驗證階段，短期內難以對碳化硅或氮化鎵（GaN）形成實質性替代。

金剛石材料在量子計算領域的應用主要依賴其氮-空位中心，這種缺陷可用于構建穩定的量子比特。相較于超導量子比特或離子阱量子比特，基于金剛石的量子比特具有較長的相干時間和較好的環境適應性，因此成為量子計算研究的重要方向之一。

然而，量子計算產業目前仍處于早期階段，相關硬件技術尚未成熟，市場需求尚未形成大規模爆發。金剛石基板的大尺寸化雖然為該領域提供了新的可能性，但其*終能否實現商業化，仍取決于整個量子計算行業的技術進展和產業落地情況。此外，其他競爭性材料（如硅基量子點、拓撲絕緣體等）也在快速發展，金剛石基板在該領域的市場占比尚不明朗。

目前，金剛石基板的生產主要由少數幾家高端材料企業主導，包括ElementSix（元素六）、日本住友電工等。Orbray的*新突破使其成為這一領域的重要競爭者之一，但要在市場上取得主導地位，仍需面臨多個挑戰。

首先，金剛石基板的制造成本較高，難以與現有半導體材料競爭，尤其是在碳化硅、氮化鎵逐步降低生產成本的背景下，金剛石材料的性價比優勢尚未凸顯。其次，當前全球半導體行業供應鏈正經歷深度調整，許多半導體企業在材料選擇上趨于謹慎，金剛石基板的市場推廣可能面臨較長的周期。此外，技術的穩定性和可靠性也是關鍵問題，即便Orbray能夠實現大尺寸生產，仍需要經過下游企業的長期測試和驗證，才能*終進入市場。

從整體行業趨勢來看，金剛石基板作為一種前沿材料，未來仍有較大的發展空間，特別是在功率半導體、射頻器件、高頻通訊以及量子計算等高科技領域。然而，其商業化進程仍然面臨技術挑戰、成本控制以及市場接受度等問題。

短期內，金剛石基板可能更多地用于特定的高端應用，如航空航天、軍工電子和科研設備，而大規模進入消費電子或新能源汽車產業尚需時日。長期來看，如果生產技術進一步成熟，成本逐步下降，并且市場需求增加，金剛石有望成為繼硅、碳化硅、氮化鎵之后的重要半導體材料。

來源鏈接：http://www.idacn.org/news/50430.html