当地时间11月6日，Diamond Foundry对外发布材料领域里程碑成果，成功制备全球首块直径200毫米连续单晶金刚石，标志单晶金刚石材料首次达到半导体行业主流200mm晶圆规格，面向AI芯片散热、先进封装、功率半导体衬底场景落地开发。
图片来源：Diamond Foundry官网
根据公司公告，这块D200mm单晶金刚石为完整连续单晶结构，并非多晶材料，也不是由多块小金刚石拼接而成。对外展示样品为生长完成后的原生状态，尚未经过抛光加工。该成果是团队历经25年持续研发取得的突破，核心依托自研异质外延生长技术，在硅基底上搭建铱与氧化锆稳定夹层模板，诱导金刚石原子按统一晶格有序生长，解决大尺寸单晶金刚石生长的晶格失配难题。这套底层技术体系源自其收购的德国Audiatec团队数十年的技术积累。
金刚石是已知导热性能最优的材料之一，同时具备高绝缘、高机械强度的特性，在AI算力场景的核心价值在于消解芯片热点。当前高算力GPU、HPC芯片的功耗高度集中，局部热点是限制芯片持续跑满频率、缩短器件寿命的关键瓶颈。
Diamond Foundry提出，单晶金刚石衬底可以和IC晶圆实现原子级键合，直接贴合芯片有源层，快速导出局部热量，有望把算力芯片持续可用功率、器件使用寿命提升数倍，同时改善3D封装内部的热管理条件。
从产业路线来看，Diamond Foundry在2023年已经推出100mm单晶金刚石晶圆，本次200mm样品是尺寸放大的关键一步。半导体行业晶圆主流规格为200mm、300mm，实现200mm单晶金刚石，意味着该材料有机会适配现有成熟半导体产线的设备、制程标准。公司在通稿中提及，本次突破打通了大尺寸单晶金刚石的生长可行性，技术路径上已经具备向300mm单晶金刚石迭代的基础。
行业层面，面向AI算力的热管理方案正在分化，传统液冷、均热板方案接近物理上限，金刚石衬底、金刚石薄膜散热是算力上游材料的前沿赛道。但该材料距离商业化落地仍存在较长周期：当前仅为单块样品验证，后续需要攻克良率提升、抛光加工、晶圆键合、可靠性验证、成本控制等一系列环节，量产时间表、客户定点信息目前均未披露。
公告同时提示，该样品证明了工艺可行性，不代表已经形成稳定产线，后续公司将持续推进工艺迭代、良率优化，待条件成熟后启动客户评估与送样。
（集邦化合物半导体整理）
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