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La carrera mundial por los semiconductores de diamante

2025-02-13 13:50:50

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En los últimos años, el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN) han liderado la innovación en semiconductores con sus ventajas de ahorro de energía y miniaturización. Si estos dos son las "estrellas del mañana", se espera que los semiconductores de diamante se conviertan en los futuros señores supremos debido a sus propiedades físicas superiores. En el pasado, los desechos de SiC se transformaban en moissanita, que era popular en el mercado por su alta rentabilidad. Hoy, el diamante



En los últimos años, el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN) han liderado la innovación en semiconductores con sus ventajas de ahorro de energía y miniaturización. Si estos dos son las "estrellas del mañana", se espera que los semiconductores de diamante se conviertan en los futuros señores supremos debido a sus propiedades físicas superiores. En el pasado, los desechos de SiC se transformaban en moissanita, que era popular en el mercado por su alta rentabilidad. Hoy, el diamante está acelerando su entrada en la industria de semiconductores.




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El material semiconductor de máxima potencia: el diamante

La eficiencia de los dispositivos de silicio es limitada a altas temperaturas, lo que promueve la aplicación de materiales como SiC y GaN. La capacidad de datos de los sistemas de comunicación ha aumentado drásticamente y se necesitan con urgencia semiconductores de alto rendimiento. El diamante es conocido como el "semiconductor de potencia definitivo" por su gran brecha de banda, fuerte capacidad de ruptura dieléctrica, alta movilidad, bajo consumo de energía y resistencia a la radiación de alta temperatura, y su rendimiento supera con creces al del silicio. Los semiconductores de diamante tienen un gran potencial en campos como los satélites de comunicaciones. Pueden reemplazar los tubos de vacío, mejorar la eficiencia de amplificación de señales y adaptarse a entornos hostiles. Al mismo tiempo, también son cruciales para los equipos de simulación de energía nuclear y la computación cuántica. Aunque la producción enfrenta desafíos como el procesamiento de dureza, el deterioro, la gran producción de sustratos y el costo, muchas instituciones todavía están investigando activamente y logrando avances, allanando el camino para la industrialización de los semiconductores de diamante.






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Japón está a la vanguardia

Japón es líder en la investigación de materiales semiconductores de diamante y cuenta con una cadena industrial completa. Orbray ha producido en serie obleas de diamante de 2 pulgadas y está desarrollando obleas de 4 pulgadas; la Universidad de Saga ha desarrollado circuitos semiconductores de diamante; la Universidad de Waseda ha fabricado MOSFET de tipo P de diamante de alto rendimiento. Muchas empresas emergentes como Power Diamond y Ookuma Diamond Device están comprometidas con la producción de semiconductores de diamante. La tecnología de pulido también está mejorando, atrayendo la inversión de los fabricantes de automóviles.






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El ritmo de Estados Unidos se acelera

En los últimos años, han surgido nuevas empresas de semiconductores de diamante en los Estados Unidos, que utilizan la investigación y el desarrollo académicos para promover la comercialización. Diamond Foundry creó la primera oblea de diamante monocristal de 100 mm del mundo, que se planea utilizar para la disipación de calor de chips y sustratos semiconductores. Diamond Quanta ha logrado avances en la tecnología de dopaje. Su fundador, Adam Khan, es un pionero en la tecnología de semiconductores de diamante. Se espera que su tecnología de marco de diamante unificado se aplique a GPU de alto rendimiento y chips lógicos, y actualmente se centra en semiconductores de potencia. Advent Diamond ha desarrollado diodos de diamante y ha recibido financiación de la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos. Sus productos cumplen con los requisitos de alta frecuencia y alta potencia. La Universidad de Illinois ha recibido financiación de ARPA-E para desarrollar dispositivos de conmutación de semiconductores controlados por luz de diamante. Dos universidades estadounidenses han descubierto nuevas propiedades de los diamantes dopados con boro, que pueden promover el desarrollo de equipos biomédicos y ópticos cuánticos.






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Europa se centra en la fabricación de diamantes



  • DIAMFAB: Startup francesa centrada en la epitaxia y el dopaje de diamantes, posee cuatro patentes y prevé lanzar obleas de diamante de 4 pulgadas en 2026. Ha recibido 8,7 millones de euros de financiación, utiliza tecnología HPHT o MPCVD y coopera con numerosas empresas internacionales.
  • La Unión Europea ha destinado 81 millones de euros para apoyar a Diamond Foundry Europe en la construcción de una fundición de diamantes en España, con una inversión total de 675 millones de euros, y prevé producir chips de diamante monocristalino en 2025.
  • Element SiX: Fabricante de diamantes sintéticos y metamateriales que ofrece soluciones de cadena de valor completa para la fabricación de semiconductores y productos electrónicos, incluyendo gestión térmica de diamantes CVD, herramientas de corte y pulido y herramientas de mecanizado de precisión.





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China no es inferior

Si los semiconductores de diamante se utilizan ampliamente, será crucial un suministro estable de diamantes artificiales de alta calidad. Como base de producción importante para diamantes artificiales, China tiene involucradas muchas empresas que cotizan en bolsa como Power Diamond y Huifeng Diamond. La investigación y el desarrollo y la industrialización de semiconductores de diamante de China se están acelerando. El equipo de la Universidad de Xi'an Jiaotong produjo en masa con éxito sustratos de diamante monocristalino heteroepitaxial de 2 pulgadas y ganó honores nacionales; el equipo del Instituto de Investigación Optoelectrónica de Dongguan de la Universidad de Pekín desarrolló conjuntamente un método de preparación de película de diamante flexible ultra suave a gran escala, y los resultados se publicaron en la revista Nature. En el lado corporativo, High Light Intelligence Technology se centra en la investigación y el desarrollo y la producción de materiales semiconductores de banda ancha, y ha puesto en producción un proyecto de material funcional de diamante disipador de calor de alta potencia para semiconductores para promover la aplicación y el desarrollo de materiales semiconductores de diamante.




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Conclusión

Los materiales semiconductores de diamante tienen un futuro prometedor y los países están aumentando su inversión en investigación y desarrollo de tecnología. El mercado global es altamente competitivo. Las empresas de Estados Unidos, Japón, Europa y China participan activamente en la investigación y el desarrollo para aprovechar las oportunidades líderes. El diamante está pasando del laboratorio a la realidad industrial.


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La carrera mundial por los semiconductores de diamante
En los últimos años, el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN) han liderado la innovación en semiconductores con sus ventajas de ahorro de energía y miniaturización. Si estos dos son las "estrellas del mañana", se espera que los semiconductores de diamante se conviertan en los futuros señores supremos debido a sus propiedades físicas superiores. En el pasado, los desechos de SiC se transformaban en moissanita, que era popular en el mercado por su alta rentabilidad. Hoy, el diamante
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