Mar 28, 2025

全球六大巨头，竞逐金刚石半导体！ 特性优势和广阔前景驱动下，金刚石在 半导体产业 链上的多个环节已经展现出巨大的潜力和价值。从热沉、 封装 到微纳加工，再到掺硼金刚石 电极 及量子科技应用，金刚石正逐步渗透到半导体行业的各个关键领域，推动技术创新与产业升级。为此，Carbontech盘点了全球在金刚石半导体领域具有重要影响力的企业： 01元素六（Element Six） Element Six是戴比尔斯集团（De Beers Group）旗下的子公司，专注于合成金刚石、立方氮化硼等超硬材料的设计、开发和生产。公司成立于1946年，总部位于英国伦敦，主要制造基地分布在英国、爱尔兰、德国、南非和美国。 Element Six的产品主要分为两大类：超硬材料——基于合成金刚石和立方氮化硼，广泛应用于切割、研磨和钻探等领域，服务于石油天然气勘探、机床制造、 汽车零部件 生产和大理石加工等行业；先进金刚石产品——利用金刚石的极端特性，应用于光学、功率传输、水处理、半导体、 传感器 和量子信息处理等高科技领域。 在 单晶 金刚石方面，元素六能够生产出高质量且具有高度有序晶体结构的单晶金刚石 晶圆 。目前已用于CERN大型强子对撞机的监测系统，并帮助发现了希格斯玻色子粒子。在多晶金刚石方面，公司的多晶金刚石晶圆直径超过4英寸，已广泛应用于电信和国防领域，用作极紫外光刻中的光学窗口以及用于高功率密度硅和 GaN 器件的热管理。此外，在高压器件方面，该公司与瑞士企业ABB合作，实现了首款高压块状金刚石 肖特基二极管 ，展示了基于金刚石的半导体在改变功率电子领域中的潜力。 在产业动态方面，2024年6月，Element Six与日本Orbray株式会社达成战略合作，联合生产“全球最高品质的单晶金刚石晶圆”，以满足 6G 无线组件、先进功率和 射频 电子、传感、热管理和量子设备等领域的需求。 2024年7月，Element Six与Lummus Technology宣布建立全球合作伙伴关系，利用Element Six的掺硼金刚石（BDD）电化学氧化技术，提供可扩展的解决方案，以处理和消除水中的全氟和多氟烷基物质（PFAS）。 2024年9月，Element Six宣布其正在美国主导一个关键项目——利用单晶金刚石 基板 开发超 宽带 隙半导体。据悉，这一项目是由美国国防高级研究计划局（D ARP A）主导的超宽带隙半导体（UWBGS）计划的一部分，目的在于开发面向军事和商业应用的先进半导体技术，突破半导体的性能和效率极限。此外，Element Six还完成了一个先进的CVD设施的建设和调试，该设施由 可再生能源 驱动，能够大规模生产高质量的单晶金刚石衬底。 2025年1月，Element Six推出面向先进 半导体器件 散热应用的一类铜-金刚石复合材料，结合了在半导体器件散热领域中广泛得到应用的铜和具有出色热导能力的金刚石，可实现介乎两种原材料之间的导热系数和热膨胀系数。 2025年2月，Element Six宣布和Master Drilling Group Ltd宣布建立战略合作伙伴关系，利用其专利聚晶金刚石（PCD）切割技术，结合Master Drilling为矿采、基础设施和能源行业提供的机械化服务，提高了隧道掘进速度，降低了成本，并最大限度地减少了对环境的影响，与传统的隧道掘进作业相比，可使废石量降低17%以上。 在业绩方面，根据Global Growth Insights发布的报告显示，2023年元素六实现营收2.5亿美元（约合人民币18.16亿元），年复合增长率达6.8%。 02Diamond foundry Diamond Foundry成立于2012年，由麻省理工大学、斯坦福大学、普林斯顿大学的 工程师 联合创立，总部位于美国加利福尼亚州旧金山。公司最初专注于珠宝和奢侈品市场，利用专利的化学气相沉积（CVD）技术生产高品质的培育钻石。近年来，Diamond Foundry扩展业务领域，进入半导体行业，开发用于高功率电子和先进 光电器件 的金刚石晶圆。 2023年10月，Diamond Foundry培育出了世界上第一个单晶金刚石晶片——直径100毫米、重110克拉，具备极高的 导热性 和电绝缘性。公司表示，下一个目标是降低金刚石晶圆的缺陷密度，以实现比硅高17200倍、比 碳化硅 高60倍的品质因数。同日，该公司还宣布开发出一款基于此单晶金刚石晶圆的 电动汽车 逆变器 “DF Perseus”，并已完成了第一批原型测试。据称，该逆变器比Tesla 3的逆变器（业界最小型的逆变器）紧凑六倍，超越了其性能和效率。 2024年12月，Diamond Foundry获得了来自欧盟的8100万欧元的补贴，用于在西班牙Trujillo建设金刚石 晶圆厂 。据了解，该工厂总投资约8.5亿美元（约62亿人民币），计划于2025年开始生产单晶金刚石，年产能可达400-500万克拉。该晶圆厂将采用先进的 等离子体 反应器 技术生产人造金刚石晶片，并有望成为世界上首批完全由太阳能供电的工业项目之一。 目前Diamond Foundry已经可以在反应炉中培育出4英寸长宽、小于3毫米厚度的金刚石晶圆，而这些晶圆可以和硅 芯片 一同使用，快速传导并释放芯片所产生的热量。该公司还开发了一套技术，为每个芯片植入金刚石。以原子的方式直接连接金刚石，将 半导体芯片 粘合到金刚石晶圆基板上，以消除限制其性能的散热瓶颈。据Diamond Foundry透露，希望在2033年前后，将金刚石引入半导体。 在业绩方面，根据Global Growth Insights发布的报告显示，2023年Diamond Foundry实现营收1.5亿美元（约合人民币10.9亿元），年复合增长率达7%。 03Orbray株式会社 日本Orbray株式会社（总部：日本东京都足立区，2023年1月更名为“Orbray”，中文名：奥比睿有限公司）成立于1939年，以制造电表用宝石轴承起家，以宝石加工技术（切割、研磨和抛光）为核心技术。目前，该公司在合成金刚石和蓝宝石的培育技术方面取得了先进成果。尤其是在积极推进布局金刚石芯及相关应用方面，商业化在即。 2021年9月，Orbray与日本佐贺大学合作，成功开发了超高纯度的2英寸金刚石晶圆。2022年4月，双方合作开发出了当时生产难度极大的直径2英寸的单晶晶圆——采用创新的异质外延工艺在蓝宝石衬底上生长金刚石晶片，并投入量产。此后又达成直径55毫米的单晶沉积的里程碑式成果。2022年5月，双方又合作利用2英寸晶圆，研发出了输出功率为875MW/c㎡（为全球最高）、高压达2568V的半导体。 2023年5月，Orbray宣布与 丰田 旗下车载半导体研发企业Mirise Technologies签订协议，共同研发钻金刚石 功率半导体 。双方将结合金刚石晶圆基板与功率元件技术，共同研发直立式金刚石功率元件，以满足 电动车 需求。其中，Orbray 将负责开发P型导电性金刚石晶圆基板，Mirise Technologies则开发功率元件之中的持续耐电压结构，据其预计，金刚石功率半导体将在10年后可实现实用化。Orbray 将投资100亿日元（约5亿元人民币）新建生产车载功率半导体用金刚石晶圆基板等产品的工厂， ECU 等电动车零组件也将在该厂进行量产。 2024年6月，与Element Six达成战略合作，共同生产“全球品质最高的单晶金刚石晶圆”。同年9月，Orbray宣布该公司将筹集最多100亿日元，计划在2029年上市。同时，该公司打算加强其秋田工厂的生产，目标是在金刚石和蓝宝石基板以及医疗领域的投资推动下，到2029年实现400亿日元的收入。 2025年3月3日，Orbray宣布开发出了世界上最大的自立单晶（111）金刚石衬底的生产技术，尺寸为 20mm×20mm。早在2021年，Orbray就成功开发出了高质量、直径2英寸的（100）自立式金刚石衬底（产品名称：KENZAN Diamond™），在这一金刚石晶体生长技术的基础上，公司利用专门设计的蓝宝石衬底，推进了（111）单晶金刚石自立衬底的开发。据了解，Orbray计划在2026年之前将这项技术商业化。 在业绩方面，根据Global Growth Insights发布的报告显示，2023年Orbray实现营收1亿美元（约合人民币7.26亿元），年复合增长率达6%。 04EDP株式会社 2023年，EDP成功开发出尺寸为10×10×0.2mm的低 电阻 金刚石衬底RB10102PP，以及更小尺寸的低电阻晶圆RB13R2PP。这些衬底通过在气相沉积过程中引入高浓度硼，实现了高导电性，适用于高功率电子器件的研发。 2025年2月13日，EDP宣布成功研制出全球最大尺寸的单晶金刚石衬底，尺寸达到了32×31.5mm。公司计划在2025年4月底前推出1英寸（25mm直径）的金刚石晶圆，并将在2025年底前通过拼接4块单晶的方式，研发2英寸（50mm直径）的马赛克晶圆。 EDP还设立了更长远的发展目标：在未来2-3年内，将单晶尺寸提升至50×50mm，最终实现2英寸单晶衬底；如果突破50×50毫米的单晶生长技术，则可通过拼接4块单晶，生产4英寸（100mm直径）的马赛克晶圆。 相关阅读：全球最大单晶金刚石衬底问世，半导体行业再迎重大突破！ 05日本住友电工 住友电工在超硬材料领域具有悠久的历史，特别是在合成金刚石和立方氮化硼方面。其金刚石产品主要应用于切削、研磨和钻探等工业加工领域，服务于汽车、航空航天、电子和建筑等行业。此外，住友电工还开发了用于 半导体制造 的金刚石工具和用于光学领域的高性能金刚石薄膜。 3月11日，日本住友电气工业公司宣布，与大阪公立大学共同在直径两英寸的多晶金刚石基板上成功制作出 氮化镓 晶体管 ，将其 热阻 降至硅的1/4、碳化硅的1/2。这项重要突破将改善用于 无线通信 的高频半导体GaN晶体管的散热性能，从而实现更高的频率和输出。 在业绩方面，根据Global Growth Insights发布的报告显示，2023年住友电工实现营收270亿美元（约合人民币1961.25亿元），年复合增长率达6.3%。 06法国Diamfab 2024年3月，Diamfab宣布完成首轮融资。此次融资筹集了870万欧元用于建立试验生产线，实现技术的预工业化，并加速产品开发，以满足市场对金刚石半导体日益增长的需求。 2024年12月，Diamfab与法国等离子体辅助化学气相沉积（CVD）人造金刚石企业HiQuTe Diamond宣布建立战略技术合作伙伴关系。Diamfab将负责使用先进的晶体生长工艺进行掺杂层的外延生长，以及制造高性能组件。 在业绩方面，根据Global Growth Insights发布的报告显示，2023年DIAMFAB实现营收1000万美元（约合人民币7264万元），年复合增长率达5.8%。 由DT新材料主办的2025（第五届）碳基 半导体材料 与器件产业发展论坛，将重点聚焦金刚石以及“金刚石+” SiC /GaN/ 石墨烯 / 碳纳米管 半导体的生长、精密加工、键合、器件制造、高效热管理应用等环节中的关键技术和设备，欢迎报名。 阅读全文 人工客服