Diamond Foundry造出8英寸单晶金刚石晶圆：D200mm亮相，D300mm可期

Diamond Foundry近日对外宣布，全球首块直径200毫米（8英寸）的单晶金刚石（D200mm）已由其成功制造，这种被称为“终极材料”的东西第一次被做到晶圆级尺度。

半导体产业的根基，历来是硅晶圆这类核心材料。硅晶圆尺寸越做越大，复杂器件才得以用经济、可重复的方式生产出来，电子产业的面貌也因此被改写。可半导体一路朝更高功率、更高集成度走，硅基材料遇到的难题也跟着变多。

相比硅材料、氮化镓，

金刚石的禁带宽度达到5.45–5.47 eV；载流子迁移率更高（空穴:3800 cm²/V·s，电子：4500 cm²/V·s），击穿电场更强（＞10 MV/cm），热导率也更大（22 W/cm·K）。它的热导率为自然界最高，体材料迁移率同样在自然界居首。正因如此，未来大功率、强电场和抗辐射场景所需的候选材料里，有它一席。

Diamond Foundry方面指出，现代AI处理器把巨大功率压缩在硅的微小区域内，而金刚石导热能力出众，能在材料层面把热量摊开，芯片架构、功率密度、可靠性以及冷却方式都可能因此打开新空间。

不过尺寸这道基础性门槛一直摆在那里。天然金刚石受地质条件所限，个头通常很小；实验室培育金刚石过去也长期停留在较小的晶体尺寸上。要长到半导体生产能用的晶圆级尺寸，等离子体物理、反应器工程和工艺控制三方面都得有突破。

在CarbonSemi 2026大会上，Diamond Foundry首次把D200mm样品摆了出来。这是一整块单晶金刚石圆片，不是多晶拼接，也不是碎片拼装。200毫米的直径，跟半导体行业成熟制程所用晶圆尺寸大体相当。

单晶与多晶的区别同样要讲清楚。多晶金刚石内部有晶界，热载流子和电荷会被散射掉；只有单晶那种连续晶格结构，才能把导热效率做到最大，同时保住金刚石本身的电绝缘性。Diamond Foundry之所以强调成果“是单晶金刚石晶圆”，原因就在这里。

公司CEO Martin Roscheisen说：“这是那些曾经看似几乎不可能的里程碑之一。”他还表示，数百名DF的工程师、科学家和技术人员为走到这一步出了力，这是十多年来无数次实验、失败、发明、重建机器与洞见的累积成果。

这项突破的技术根基，比Diamond Foundry的成立时间早得多。Roscheisen在声明中专门提到科学家Stefan Gsell与Martin Fischer，两人为攻克生长可规模化尺寸的高质量单晶金刚石这一科学与工程难题，已持续努力了25年。2022年，Diamond Foundry收购奥格斯堡金刚石技术公司（Audiatec），Stefan与Martin随之加入，他们的晶体生长专长与公司的反应器技术、制造能力就此合到一起。

“Stefan和Martin为这个目标追求了25年，”Roscheisen说，“在技术史上，很少有人能以这样的毅力坚持攻克一个真正艰难的科学挑战。”他提到，主流观点曾认为单晶金刚石根本做不到这个尺度，两人却坚持了下来。今天，这份坚持化作了史上第一块D200mm单晶金刚石。Roscheisen还说，最棒的是，它也让D300mm变得可预测。

按Roscheisen的说法，这份坚持落在等离子体生成、生长化学、反应器架构、晶体工程、热管理、计量、自动化与制造等诸多方面的进步里。

据介绍，Diamond Foundry开发单晶金刚石，瞄准的是半导体与先进技术应用；在这些场景中，金刚石热学、机械、电学与光学特性的组合，能带来超出常规材料极限的性能。D200mm展示的是一条路径，长期制约金刚石发展的尺寸限制被它绕了过去。

Roscheisen表示：“技术史往往围绕某个事物终于奏效的那一刻来书写。”他接着说，但那一刻，建立在那些愿意花费数年、有时是数十年让它奏效的人之上。这块金刚石之所以存在，是因为数百人做出了贡献，也因为少数人25年未曾放弃这个想法。

不过还要冷静看：Diamond Foundry展示的这块金刚石晶圆样品，离成为芯片制造商可用的合格衬底或热沉片，仍有相当距离。平整度、厚度、缺陷密度、热学与电学性能的一致性，以及量产的可重复性，后续都得逐一验证。