“终极功率半导体”获突破性进展!金刚石成下一代半导体材料,受益上市公司一览

2023-01-23 17:50:05 财联社 

财联社1月23日讯(编辑 笠晨)近日,被称为“终极功率半导体”、使用金刚石的电力控制用半导体的开发取得进展。日本佐贺大学教授嘉数教授与精密零部件制造商日本Orbray合作开发出了用金刚石制成的功率半导体,并以1平方厘米875兆瓦的电力运行。

在金刚石半导体中,输出功率值为全球最高,在所有半导体中也仅次于氮化镓产品的约2090兆瓦。与作为新一代功率半导体的碳化硅(SiC)产品和氮化镓(GaN)产品相比,金刚石半导体耐高电压等性能出色,电力损耗被认为可减少到硅制产品的五万分之一。金刚石功率半导体的耐热性和抗辐射性也很强,到2050年前后,有望成为人造卫星等所必需的构件

浙商证券王华君等人在2022年8月13日发布的研报中表示,半导体材料是制作半导体器件和集成电路的电子材料。耐高压、大射频、低成本、耐高温,多重特性助推金刚石成下一代半导体材料。金刚石禁带宽度5.5eV超现有氮化镓、碳化硅等,载流子迁移率也是硅材料的3倍,同时金刚石在室温下有极低的本征载流子浓度,且具备优异的耐高温属性。

CVD法制备人造金刚石因其耐高压、大射频、低成本、耐高温等诸多优势,被普遍认为是制备下一代高功率、高频、高温及低功率损耗电子器件最优材料,根据原子排列方式不同又分为多晶金刚石及单晶金刚石。展望未来,CVD法人造金刚石可通过晶圆拼接方式制作大面积单晶晶圆,作为半导体芯片衬底可完全解决散热问题及利用金刚石的多项超级优秀的物理化学性能,制造第四代“终极半导体”

王华君指出,随着5G通讯时代全面展开,金刚石单晶材料在半导体、高频功率器件中的应用日益凸显,目前全球各国都在加紧金刚石在半导体领域的研制工作,其中日本已成功研发超高纯2英寸金刚石晶圆量产方法,其存储能力相当于10亿张蓝光光盘。

此外,金刚石单晶及制品是超精密加工、智能电网等国家重大战略实施及智能制造、5G通讯等产业群升级的重要材料基础,相关技术的突破与产业化对于智能制造、大数据产业自主安全具有重大意义

民生证券邱祖学等人在2022年12月7日发布的研报中表示,中国人造金刚石产量位居全球第一。随着先进制造领域中第三代半导体规模化应用孕育新兴需求,工业用金刚石需求旺盛,预计2021-2025年中国人造金刚石产量CAGR达到13%。

中航证券裴伊凡在2022年8月16日发布的研报中表示,我国头部CVD金刚石厂商迎发展机遇,厂商有中兵红箭(000519)、黄河旋风(600172)、力量钻石、国机精工、沃尔德(688028)、四方达(300179)等。

具体业务如下:2022年6月中兵红箭旗下中南钻石CVD金刚石技术实验室经过技术攻关,在微波等离子CVD设备上突破了10克拉以上培育钻石毛还批量制备技术;公司目前生产培育钻石方法主要为高温高压法,黄河旋风CVD培育钻石制作方法和第三代半导体的开发技术尚处于研发阶段。

力量钻石发行拟募集不超过40亿元,用于新增培育钻石和金刚石单晶的产能等;国机精工主要采用MPCVD法生产大单晶金刚石;沃尔德在CVD金刚石的制备及应用方面已有超过 15 年的研发和技术储备;四方达可快速形成大的CVD培育钻石产能。

浙商证券认为,培育钻石龙头有望切入新一代半导体材料领域。建议关注(1)中兵红箭:全球培育钻石+工业金刚石双龙头,高温高压+CVD并举;(2)四方达:CVD 法人造金刚石未来之星,与郑州大学合作研发金刚石光电功能器件;(3)黄河旋风:培育钻石+工业金刚石双龙头之一,加紧研发CVD大单晶和第三代半导体的开发和推广;(4)力量钻石:行业新秀崛起,短期业绩增幅大;(5)国机精工:CVD 法人造金刚石技术储备多年,功能性金刚石核心技术引领者。

然而,亦有分析人士指出,制备大面积单晶金刚石拼接法也存在缺点。由于采用小衬底相互拼接的方式,要实现小衬底之间的完美匹配非常困难,所以采用拼接生长法生长单晶金刚石在小衬底拼接处无法避免形成缺陷,甚至导致开裂

(责任编辑:王治强 HF013)
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