Akhan Semi 以 Diamond IC Ramp 瞄准汽车

在展示其使用薄层金刚石制造 300 毫米 CMOS 晶圆的能力仅几周后，笔者就采访了 Akhan Semiconductor 董事长 Adam Khan，以跟进我们之前对该公司前景的采访。

Khan 表示，钻石很可能在军事和航空航天的半导体应用中取代一些特殊材料，例如碳化硅和氮化镓。他说，在高温、大功率环境中运行是扩展硅性能的新材料的基本要求。Khan 还看到了金刚石 CMOS 在更大的汽车领域的新应用，其自身需要在高温、高功率应用中运行。

“你在碳化硅和氮化镓市场上看到的一切都可以很容易地成为钻石的一部分，”Khan 在采访中说。“这些材料目前还没有那么根深蒂固，以至于它们会对市场造成巨大的破坏。”

他断言，金刚石是碳化硅的直接竞争对手。他指出，与碳化硅的 200°C (392°F) 上限不同，金刚石可以在 500°C 以上运行而不会降解。

自 2014 年以来，该公司一直在为洛克希德马丁和霍尼韦尔等客户生产 200 毫米金刚石晶圆。Akhan 转向 300 毫米晶圆是满足更广泛设备需求的必要步骤。

军用航空应用面临的许多相同挑战(例如高温)也适用于汽车行业，必须降低发动机的整体热预算。根据 Khan 的说法，Akhan 押注其向 300 毫米的转变将使金刚石与现有工艺和晶圆厂生产线兼容，同时将单位成本降低到具有竞争力的水平——即使是硅片——也可能最早在 2024 年实现。

“由于我们正在做一层非常薄的金刚石，我们之前使用的单位面积或磅比磅比氮化镓便宜。它现在也比碳化硅便宜。

“唯一不便宜的材料是硅，”Khan 补充道。“规模经济是如此巨大，以至于当然，钻石仍然比硅更昂贵。通过采用，我们希望接近那些价格点，即钻石应该比硅便宜，不仅在单位面积的性能方面，而且在性能节省方面。

“我们将减少遮罩层。我们将拥有更少密集的电路，这将以成本实现更大的功能。系统成本实际上应该与硅相当，”他争辩道。

非地震位移

尽管如此，Khan 承认，钻石并不代表远离硅的“地震转变”。

阻碍金刚石采用的一个主要因素是半导体掺杂工艺。金刚石的 P 型或硼掺杂已经产生了一些额外的导电性，但与碳化硅的成就相去甚远。

自 1960 年代以来，使用砷或磷对金刚石进行 N 型掺杂一直是 Akhan 的商业化目标。

“我们现在可以开始研究射频和功率射频应用，”Khan 说。该值在碳化硅中很明显，它可以在比硅更高的温度和更高的功率密度下工作。钻石要优越得多，”汗声称。

该公司的 300 毫米晶圆能力表明，除了特殊的金刚石工具外，其他用于光刻或金属化的晶圆厂工具与晶圆厂中已经使用的相同。

虽然 Akhan 旨在实现成本平价，但对于各种应用而言，硅和金刚石之间的比较并非易事。关键因素包括掺杂水平和掩膜层数。Diamond 的优势包括消除热层和材料层以及采用更简单的封装。

“这就是我们将在未来几个月内展示其中一些设备时要做的事情，”Khan 说。

目前，钻石仍然是一种利基材料，因为它与航空航天和军事领域有着密切的联系。

“你会看到这方面的大量使用，因为随着汽车的发展，随之而来的是工业和其他一些用例。然后我们会看到更多的采用，我会说来自世界上其他一些钻石玩家的更多竞争。”

研发仍主要集中在麻省理工学院和斯坦福大学等大学。Khan 表示，这将有助于新的钻石市场竞争者的崛起。

Akhan 预计将很快宣布与一些现有客户建立新的合作伙伴关系。与上述初创公司一样，Khan 拒绝透露合作伙伴的名字。

“我们有主要客户正在推动这项技术。这真的是前所未见。现在还没有这些主要客户在指导晶圆厂。我们已经采用了金刚石工艺，现在我们正在指导晶圆厂利用这些工艺和材料。这确实是主要的差异制造者，尤其是在过去 12 个月左右的时间里。”

“客户已经跨越了等式的规模部分，因此我们现在能够解决具体问题，无论是硬度、热还是功率密度，”Khan 说。“我们与客户合作，进行概念验证、小批量试生产，然后将技术转移到实际量产的晶圆厂。”

他预测，很快，“这将用于汽车应用的电源逆变器等产品。我认为这就是它变得非常令人兴奋的地方。”