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(zhǎng) Adam Khan，以跟進(jìn)我們之前對(duì)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(shuō)，在高溫、大功率環(huán)境中運(yùn)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(yùn)行。

“你在碳化硅和氮化鎵市場(chǎng)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(shuō)?！斑@些材料目前還沒(méi)有那么根深蒂固，以至于它們會(huì)對(duì)市場(chǎng)造成巨大的破壞?！?

他斷言，金剛石是碳化硅的直接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(yùn)行而不會(huì)降解。

自 2014 年以來(lái)，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(dòng)機(jī)的整體熱預(yù)算。根據(jù) Khan 的說(shuō)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(shí)將單位成本降低到具有競(jìng)爭(zhēng)力的水平——即使是硅片——也可能最早在 2024 年實(shí)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(bǔ)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(guò)采用，我們希望接近那些價(jià)格點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)更大的功能。系統(tǒng)成本實(shí)際上應(yīng)該與硅相當(dāng)，”他爭(zhēng)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(gè)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(lái)，使用砷或磷對(duì)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(kāi)始研究射頻和功率射頻應(yīng)用，”Khan 說(shuō)。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(shí)現(xiàn)成本平價(jià)，但對(duì)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(shì)包括消除熱層和材料層以及采用更簡(jiǎn)單的封裝。

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

目前，鉆石仍然是一種利基材料，因?yàn)樗c航空航天和軍事領(lǐng)域有著密切的聯(lián)系。

“你會(huì)看到這方面的大量使用，因?yàn)殡S著汽車的發(fā)展，隨之而來(lái)的是工業(yè)和其他一些用例。然后我們會(huì)看到更多的采用，我會(huì)說(shuō)來(lái)自世界上其他一些鉆石玩家的更多競(jìng)爭(zhēng)?！?

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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)者的崛起。

Akhan 預(yù)計(jì)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(dòng)這項(xiàng)技術(shù)。這真的是前所未見(jiàn)。現(xiàn)在還沒(méi)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(shí)是主要的差異制造者，尤其是在過(guò)去 12 個(gè)月左右的時(shí)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(wèn)題，無(wú)論是硬度、熱還是功率密度，”Khan 說(shuō)?！拔覀兣c客戶合作，進(jìn)行概念驗(yàn)證、小批量試生產(chǎn)，然后將技術(shù)轉(zhuǎn)移到實(shí)際量產(chǎn)的晶圓廠。”

他預(yù)測(cè)，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?！?