芯耀
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【DT半導體】獲悉，隨著人工智能（AI）技術的爆發(fā)式增長，全球對高算力設備的需求激增，但隨之而來的高能耗問題也日益嚴峻。近日，日本伊藤忠技術解決方案株式會社（CTC）與佐賀大學近期宣布合作，旨在加速“金剛石半導體”技術的實用化進程。這一合作不僅標志著半導體材料領域的技術躍遷，更可能為電力供應鏈的高效化與低碳化提供關鍵解決方案。
金剛石半導體的技術優(yōu)勢
金剛石被譽為“終極半導體材料”，其超寬禁帶（5.45eV）、超高熱導率（2000W/m·K）、高載流子遷移率（硅的3倍）及耐高壓、抗輻射等特性，使其在功率密度、散熱效率及能源損耗控制上遠超傳統(tǒng)硅基及第三代半導體（如碳化硅SiC、氮化鎵GaN）。例如，佐賀大學嘉數誠教授團隊研發(fā)的金剛石功率半導體器件，在1平方厘米面積上實現了875兆瓦的輸出功率，電力損耗僅為硅基產品的五萬分之一，且連續(xù)運行190小時無劣化，展現了其在極端環(huán)境下的穩(wěn)定性。
此外，金剛石的熱管理能力尤為突出。以數據中心為例，當前高功率芯片的散熱依賴氮化鋁或銅基材料，而金剛石的熱導率是銅的5倍，可顯著降低設備溫度，延長使用壽命，同時減少冷卻系統(tǒng)的能耗。這一特性對AI服務器等高密度電子設備至關重要。
CTC與佐賀大學的合作：從實驗室到量產的跨越
佐賀大學在金剛石半導體領域已積累了多項核心技術。（1）2023年，其團隊成功開發(fā)了全球首個金剛石功率器件，并與日本宇宙航空研究開發(fā)機構（JAXA）合作研發(fā)出適用于太空通信的高頻元件。（2）佐賀大學的研究團隊通過向金剛石基板吹送二氧化氮氣體并使用氧化鋁膜進行保護，成功制造出高性能的金剛石半導體器件。這些器件在高溫和高電壓環(huán)境下表現出色，具有低能耗和長壽命的特點。（3）佐賀大學的研究不僅在學術界引起廣泛關注，還推動了金剛石半導體的商業(yè)化進程。與Orbray等企業(yè)合作，佐賀大學致力于解決金剛石半導體在制造過程中的技術難題，如摻雜和鈍化技術，以實現其在電動汽車、衛(wèi)星通信等領域的實際應用。
此次CTC的加入，將重點推動技術標準化與量產體系建設。合作的另一核心目標是降低電力供應鏈的能源損耗。AI服務器的電力需求呈指數級增長，而傳統(tǒng)半導體在電能轉換中的損耗高達20%。金剛石半導體可將這一損耗降至極低水平，同時減少發(fā)熱，從而提升整體能源效率。
可以預見，CTC與佐賀大學的合作將加速金剛石半導體從實驗室邁向市場。隨著技術成熟與成本下降，這一“終極材料”有望在2030年前后重塑半導體產業(yè)格局，成為全球能源轉型的關鍵推手。
日本產學研合作案例
VLSI項目：日本超大規(guī)模集成電路（VLSI）項目是官產學研合作的典范。該項目由日本通產省組織實施，聯合東芝、三菱電機、日立、富士通和NEC等五家日本最具研發(fā)實力的公司共同設立，預算總額為28.1億美元，其中政府資金占50%。該項目不僅推動了日本半導體產業(yè)的發(fā)展，還產生了1000多項專利，促進了本土半導體產業(yè)的崛起。
信州大學的碳納米管技術：信州大學通過與企業(yè)的合作，成功將碳納米管技術進行產業(yè)化，實現了顯著的經濟效益。
這些案例展示了日本在產學研合作方面的成功經驗，包括高校與企業(yè)的緊密合作以及創(chuàng)新機制的建立。
