在展示其使用薄層金剛石制造 300 毫米 CMOS 晶圓的能力僅幾周后，筆者就采訪了 Akhan Semiconductor 董事長 Adam Khan，以跟進(jìn)我們之前對該公司前景的采訪。

Khan 表示，鉆石很可能在軍事和航空航天的半導(dǎo)體應(yīng)用中取代一些特殊材料，例如碳化硅和氮化鎵。他說，在高溫、大功率環(huán)境中運行是擴(kuò)展硅性能的新材料的基本要求。Khan 還看到了金剛石 CMOS 在更大的汽車領(lǐng)域的新應(yīng)用，其自身需要在高溫、高功率應(yīng)用中運行。

“你在碳化硅和氮化鎵市場上看到的一切都可以很容易地成為鉆石的一部分，”Khan 在采訪中說?！斑@些材料目前還沒有那么根深蒂固，以至于它們會對市場造成巨大的破壞?！?

他斷言，金剛石是碳化硅的直接競爭對手。他指出，與碳化硅的 200°C (392°F) 上限不同，金剛石可以在 500°C 以上運行而不會降解。

自 2014 年以來，該公司一直在為洛克希德馬丁和霍尼韋爾等客戶生產(chǎn) 200 毫米金剛石晶圓。Akhan 轉(zhuǎn)向 300 毫米晶圓是滿足更廣泛設(shè)備需求的必要步驟。

軍用航空應(yīng)用面臨的許多相同挑戰(zhàn)(例如高溫)也適用于汽車行業(yè)，必須降低發(fā)動機的整體熱預(yù)算。根據(jù) Khan 的說法，Akhan 押注其向 300 毫米的轉(zhuǎn)變將使金剛石與現(xiàn)有工藝和晶圓廠生產(chǎn)線兼容，同時將單位成本降低到具有競爭力的水平——即使是硅片——也可能最早在 2024 年實現(xiàn)。

“由于我們正在做一層非常薄的金剛石，我們之前使用的單位面積或磅比磅比氮化鎵便宜。它現(xiàn)在也比碳化硅便宜。

“唯一不便宜的材料是硅，”Khan 補充道?！耙?guī)模經(jīng)濟(jì)是如此巨大，以至于當(dāng)然，鉆石仍然比硅更昂貴。通過采用，我們希望接近那些價格點，即鉆石應(yīng)該比硅便宜，不僅在單位面積的性能方面，而且在性能節(jié)省方面。

“我們將減少遮罩層。我們將擁有更少密集的電路，這將以成本實現(xiàn)更大的功能。系統(tǒng)成本實際上應(yīng)該與硅相當(dāng)，”他爭辯道。

非地震位移

盡管如此，Khan 承認(rèn)，鉆石并不代表遠(yuǎn)離硅的“地震轉(zhuǎn)變”。

阻礙金剛石采用的一個主要因素是半導(dǎo)體摻雜工藝。金剛石的 P 型或硼摻雜已經(jīng)產(chǎn)生了一些額外的導(dǎo)電性，但與碳化硅的成就相去甚遠(yuǎn)。

自 1960 年代以來，使用砷或磷對金剛石進(jìn)行 N 型摻雜一直是 Akhan 的商業(yè)化目標(biāo)。

“我們現(xiàn)在可以開始研究射頻和功率射頻應(yīng)用，”Khan 說。該值在碳化硅中很明顯，它可以在比硅更高的溫度和更高的功率密度下工作。鉆石要優(yōu)越得多，”汗聲稱。

該公司的 300 毫米晶圓能力表明，除了特殊的金剛石工具外，其他用于光刻或金屬化的晶圓廠工具與晶圓廠中已經(jīng)使用的相同。

雖然 Akhan 旨在實現(xiàn)成本平價，但對于各種應(yīng)用而言，硅和金剛石之間的比較并非易事。關(guān)鍵因素包括摻雜水平和掩膜層數(shù)。Diamond 的優(yōu)勢包括消除熱層和材料層以及采用更簡單的封裝。

“這就是我們將在未來幾個月內(nèi)展示其中一些設(shè)備時要做的事情，”Khan 說。

目前，鉆石仍然是一種利基材料，因為它與航空航天和軍事領(lǐng)域有著密切的聯(lián)系。

“你會看到這方面的大量使用，因為隨著汽車的發(fā)展，隨之而來的是工業(yè)和其他一些用例。然后我們會看到更多的采用，我會說來自世界上其他一些鉆石玩家的更多競爭?！?

研發(fā)仍主要集中在麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)等大學(xué)。Khan 表示，這將有助于新的鉆石市場競爭者的崛起。

Akhan 預(yù)計將很快宣布與一些現(xiàn)有客戶建立新的合作伙伴關(guān)系。與上述初創(chuàng)公司一樣，Khan 拒絕透露合作伙伴的名字。

“我們有主要客戶正在推動這項技術(shù)。這真的是前所未見?，F(xiàn)在還沒有這些主要客戶在指導(dǎo)晶圓廠。我們已經(jīng)采用了金剛石工藝，現(xiàn)在我們正在指導(dǎo)晶圓廠利用這些工藝和材料。這確實是主要的差異制造者，尤其是在過去 12 個月左右的時間里?！?

“客戶已經(jīng)跨越了等式的規(guī)模部分，因此我們現(xiàn)在能夠解決具體問題，無論是硬度、熱還是功率密度，”Khan 說?！拔覀兣c客戶合作，進(jìn)行概念驗證、小批量試生產(chǎn)，然后將技術(shù)轉(zhuǎn)移到實際量產(chǎn)的晶圓廠?！?

他預(yù)測，很快，“這將用于汽車應(yīng)用的電源逆變器等產(chǎn)品。我認(rèn)為這就是它變得非常令人興奮的地方。”