近日,位于美國馬薩諸塞州哈德遜的材料創新公司Diamond Technologies Inc. (DTI) 宣布完成對位于美國伊利諾伊州萊克縣格尼市的Akhan SemiconductorInc 的全部資產、知識產權及技術平臺的收購。此次交易整合了Akhan過去十年在金剛石半導體領域積累的核心專利、商業秘密與專有工程技術,可能會成為金剛石材料從實驗室走向系統工程化應用的關鍵轉折,有望重塑全球先進材料競爭格局。
突破產業化瓶頸:Akhan的核心技術遺產
Akhan的核心價值在于其解決了金剛石半導體產業化的關鍵障礙——實現可用的P型與N型器件。創始人兼CEO Adam Khan開發的Miraj Diamond平臺,通過在P型器件中摻雜磷、在N型器件中摻雜鋇與鋰,成功制造出性能相當的可調電子器件,奠定了金剛石互補金屬氧化物半導體(CMOS)的工藝基礎。
該平臺另一重大突破是低溫沉積技術(源自Argonne國家實驗室獨家授權)。該技術能在低至400℃的溫度下,將納米晶金剛石薄膜沉積到晶圓材料上。基于此,Akhan于2021年成功制造出全球首款300毫米金剛石CMOS晶圓。該成果利用熱絲CVD法在通用襯底上制備出高均一性、低缺陷率的金剛石層,兼容標準光刻與金屬化步驟,具備優異的熱處理能力、功率響應及耐用性,且能適配現有晶圓產線。
首款300毫米CMOS金剛石晶圓,圖源:Akha
DTI戰略聚焦三大主線應用場景
DTI明確表示,此次收購的核心目標并非打造通用金剛石器件替代硅基芯片,而是將Miraj Diamond平臺定位為“可集成、可批量制造、可嵌入現有生產線”的工程化技術組件。其商業化路徑將聚焦三大高門檻應用領域:
1. 高端半導體熱管理:開發耐熱晶圓級襯底與擴散材料,利用金剛石極致導熱性解決高性能邏輯芯片和功率器件內部的熱流密度挑戰,提升可靠性與壽命。
2. 半導體設備耐磨部件:為光刻設備、干法刻蝕系統等核心環節開發金剛石基耐磨部件,利用其超高硬度和化學惰性,顯著提升關鍵設備的穩定性和使用壽命。
3. 尖端光學與國防應用:開發用于國防光電系統及新型微顯示領域的透波導電復合金剛石涂層,確保極端環境下的傳感與能量耦合性能。
DTI首席執行官Jerry McGuire指出:“領先的半導體公司和設備制造商正競相突破傳統材料的熱學和物理極限。由DTI掌控的金剛石技術,為整個行業提供了一條可行且可擴展的前進道路。”公司已著手啟動與半導體設備商、光刻系統供應商的聯合適配試驗,推動金剛石材料快速進入刻蝕腔體、電熱接口等關鍵工序的商業測試。
產業邏輯轉變:從“替代硅”到“系統增強”
此次收購深刻反映了金剛石材料產業的演進邏輯:競爭核心已從追求“材料生長技術突破”轉向“高效適配系統約束”。DTI的戰略本質是將金剛石薄膜定位為多系統接口中的“工程增強材料”——在主流材料(如AlN、SiC)性能接近極限的射頻功率、極端耐久性等場景下,以模塊化形式為光學窗口、芯片熱界面或設備磨損區提供關鍵性能補丁,而非顛覆現有工藝鏈條。
全球競賽升級,中國需加速系統協同
DTI整合Akhan之際,全球主要經濟體正加速布局第四代半導體材料:
法國:DiamFab建成3英寸外延金剛石樣品線,與Soitec合作驗證射頻器件散熱集成。
日本:NIMS構建金剛石與Ga?O?異質結材料數據庫。
美國:Raytheon與空軍研究實驗室測試微金剛石涂層的抗輻射能力。
相較之下,中國雖在金剛石低成本合成(HPHT)、熱沉片應用及部分量子器件原型方面有基礎,但在系統級應用驗證、設備配套工藝開發及異質結構創新方面仍存短板。國內多地引入的金剛石項目及熱管理平臺,尚未與主流GaN器件商形成有效工藝協同。DTI“快速適配系統接口”的工程化路徑,為中國相關企業提供了重要參考。
前瞻:金剛石技術的“無處不在”愿景
Akhan創始人Adam Khan,這位擁有深厚技術背景的“金剛石傳教士”,在投身新創企業Diamond Quanta(專注金剛石量子應用)時預言:“十年后,金剛石將如同今天的硅一樣無處不在。”隨著DTI完成此次關鍵整合并加速商業化落地,金剛石半導體材料正跨越實驗室門檻,在決定未來高性能計算、先進制造與國防科技的關鍵領域,開啟其產業化征程的新篇章。
關于收購雙方:
Diamond Technologies Inc. (DTI):總部位于美國馬薩諸塞州哈德遜,致力于為半導體、航空航天、國防、光學及工業應用開發和商業化基于金剛石的解決方案。此次收購使其擁有該領域最先進的專利組合之一。
Akhan Semiconductor:2013年由Adam Khan創立于美國伊利諾伊州,專注于合成電子級金剛石材料及應用開發,其愿景是推動電子“金剛石時代”。