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196.25亿元!世界巨头投建千万克拉单晶金刚石晶圆量产工厂

当地时间11月25日,西班牙政府宣布向美国 Diamond Foundry(以下简称:DF)在特鲁希略推进的新型金刚石晶圆制造项目投入7.53亿欧元(约61.77亿元人民币)支持资金该资金来自国家半导体支持计划,由国家技术投资机构 SETT 执行。根据政府公开资料,该项目目前已获得累计约 27.7 亿美元(约196.25亿元人民币)资金,用于扩展单晶金刚石晶圆的生产规模。

据了解,DF近年来持续推进单晶金刚石材料的规模化生产,并在欧洲建立了重要的制造基地。其在西班牙特鲁希略的生产线从2023年起陆续启动建设,现已进入晶圆级材料的量产阶段。

2023年3月,DF公布在特鲁希略建设第二座金刚石铸造厂,投资金额约8.5亿美元(约60.22亿元人民币),由欧盟及西班牙政府共同支持。该工厂主要用于生产单晶金刚石芯片,采用公司自研的集束等离子体反应器,其中首批设备长度为80英尺。这类反应堆为晶圆级单晶金刚石的生长工艺而设计,不同于珠宝级产品所采用的传统反应器,项目按计划已在今年1月开始投产。根据规划,该工厂的总产能将逐步提升至约1000万克拉,供应对象包括珠宝级客户及部分半导体领域客户。

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在工厂建设逐步推进的同时,DF在材料方面也实现了重磅突破。2023年10月,该公司展示了直径100 mm(4 英寸)、重110克拉的单晶金刚石晶圆,这一成果体现了其在大尺寸晶体生长、晶体均匀性控制和位错密度管理方面的研发成果,也成为后续推进晶圆级材料量产的技术基础。

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金刚石材料在高热导率、高击穿场强、高载流子迁移率等指标上具有特点,使其在功率电子、高热流密度元件以及部分光电子应用中受到关注。但产业化难点长期集中在尺寸、缺陷控制和成本结构,因此百毫米级晶圆的可制造性成为衡量产业进展的主要指标之一。

此次扩产建立在此前“原钻”晶圆厂运行经验基础上,将进一步部署用于大规模生产的反应堆设备,提升晶圆产出能力以及晶圆加工相关工序。

从现有信息来看,DF 在欧洲的制造体系包括单晶生长、切割、表面处理等一系列晶圆级工艺环节。随着最初的投产节点在今年初落地,公司开始面向年产400–500万克拉的晶圆级产品目标推进,随后在扩建计划中进一步提高至约1000万克拉的整体产能规划。

该公司单晶金刚石晶圆的产线建设涉及大尺寸反应堆、晶体质量监控、晶圆切割与抛光工艺以及批次一致性管理,是否能够保持稳定供应是产业观察的核心要点。DF在特鲁希略工厂的投产,使外界得以观察百毫米级晶圆的产出规模、流程稳定性以及未来向更大尺寸推进的可能性。

从材料特性和应用方向看,金刚石晶圆的潜在用途集中在高功率、高热流密度或高频器件环境,包括汽车功率电子、数据中心冷却结构、高频通信元件、激光器散热基板等。随着碳化硅和氮化镓在功率器件领域进入产业化阶段,金刚石成为下一阶段可能采用的高性能基板材料,尤其是在散热和电场强度方面。

从现阶段的信息分布来看,金刚石晶圆的技术路径仍以材料端的积累为主,其能否在功率电子或散热等领域形成更明确的应用窗口,取决于后续量产线的运行状况以及终端厂商在器件结构上的验证进度。随着DF在欧洲的生产体系逐步成形,行业将获得更多关于大尺寸单晶金刚石晶圆在工程化、可重复性和稳定性方面的数据,这些因素将直接影响材料未来的成本结构、适配性以及在更广泛半导体应用中的可采用性。

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