Diamond Foundry造出8英寸单晶金刚石晶圆，芯片散热有了新选项

Diamond Foundry 近日宣布，全球首块直径 200 毫米（8 英寸）的单晶金刚石已经造出来，型号定为 D200mm。这家做金刚石半导体的公司把这种被称作"终极材料"的东西，第一次做到了晶圆级尺度。

半导体产业的根基是硅晶圆。硅片尺寸越做越大，复杂器件才能经济、可重复地生产出来，电子产业的走向也因此被改写。

与硅材料、氮化镓相比——

金刚石的禁带宽度达到 5.45–5.47 eV。它最突出的地方在于载流子迁移率更高（空穴 3800 cm²/V·s，电子 4500 cm²/V·s）、击穿电场更强（＞10 MV/cm）、热导率达到 22 W/cm·K，既是自然界热导率最高的材料，体材料迁移率也居首位。未来大功率、强电场、抗辐射这几类需求，它被看作有力的候选。

Diamond Foundry 的说法是，现代 AI 处理器把巨大的功率压缩在硅的极小面积上，金刚石导热能力出色，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会因此多出新的空间。

真正的坎一直卡在尺寸上。天然金刚石受地质条件限制，个头普遍很小；实验室培育金刚石过去也长期困在较小的晶体尺寸里。要长到半导体生产能用的晶圆级，等离子体物理、反应器工程、工艺控制三方面都得有突破。

在 CarbonSemi 2026 大会上，D200mm 样品首次亮相。它是一整块单晶金刚石圆片，不是多晶拼接，也不是碎片组装。200 毫米这个直径，差不多等于半导体行业成熟制程在用的晶圆尺寸。

单晶和多晶的差别同样不能忽略。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固有的电绝缘性。Diamond Foundry 反复强调成果"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 成立的时间还要早得多。

Roscheisen 说："Stefan 和 Martin 为这个目标追求了 25 年。"他提到，技术史上很少有人能凭这样的毅力死磕一个真正艰难的科学难题——主流观点认为单晶金刚石根本做不到这个尺度时，这两人没有放手。如今这份坚持变成了史上第一块 D200mm 单晶金刚石，"而最棒的是，它也让 D300mm 变得可预测。"

在 Roscheisen 看来，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、自动化与制造等多个环节的进步里。

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 给出的是一条绕开尺寸限制的路径，而尺寸正是长期卡住金刚石的那道关。

Roscheisen 说："技术史往往围绕某个事物终于奏效的那一刻来书写。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。"

不过也要冷静看：Diamond Foundry 展出的这块金刚石晶圆样品，离芯片制造商能用的合格衬底或热沉片还有相当距离。平整度、厚度、缺陷密度、热学与电学性能的一致性，以及量产能不能重复，后面都还要逐项验证。