在高溫高熱條件下硅器件效率趨近極限，SiC 和 GaN 被探索出來，但其仍無法滿足通信系統(tǒng)對半導(dǎo)體性能的需求。金剛石因優(yōu)異物理特性被稱為 “終極半導(dǎo)體材料”，如帶隙大、遷移率高、高溫高輻射下穩(wěn)定等，特別適合用于功率半導(dǎo)體。

其潛在應(yīng)用領(lǐng)域包括通信衛(wèi)星，可解決早期真空管的不足，實現(xiàn)高效信號放大和穩(wěn)定運行；在核電領(lǐng)域，對制造惡劣環(huán)境下運行的模擬設(shè)備至關(guān)重要；還有量子計算領(lǐng)域等。不過，金剛石生產(chǎn)極具挑戰(zhàn)，硬度大難研磨加工、形成大襯底困難且成本高阻礙商業(yè)化。即便如此，眾多公司、大學(xué)和研究機構(gòu)投身研究，部分公司已取得不錯進展，為其工業(yè)化鋪路。

在金剛石半導(dǎo)體材料的研究領(lǐng)域，日本處于世界領(lǐng)先地位，其產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展相當(dāng)完善。Orbray 公司已成功實現(xiàn) 2 英寸金剛石晶圓的量產(chǎn)，目前正全力投入 4 英寸金剛石晶圓的研發(fā)工作。佐賀大學(xué)則在技術(shù)創(chuàng)新方面取得突破，成功開發(fā)出金剛石半導(dǎo)體電路。早稻田大學(xué)也成果斐然，制成了高性能金剛石 P 型 MOSFET。同時，日本的創(chuàng)業(yè)市場也十分活躍，多家初創(chuàng)企業(yè)如 Power Diamond、Ookuma Diamond Device 等，專注于金剛石半導(dǎo)體的生產(chǎn)，不斷為行業(yè)注入新的活力。在相關(guān)技術(shù)的發(fā)展上，拋光技術(shù)也取得了顯著的進步。這些成果吸引了眾多車企的關(guān)注，紛紛對其進行投資，助力金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展。

美國近幾年來陸續(xù)誕生了一些金剛石半導(dǎo)體初創(chuàng)公司，這些公司大多利用多年的學(xué)術(shù)研發(fā)專業(yè)知識來推動半導(dǎo)體金剛石器件的商業(yè)化。

2023年10月2日，一家名為Diamond Foundry（簡稱DF）的公司創(chuàng)造出了世界上首個單晶鉆石晶圓，直徑100毫米、重110克拉，用于制造晶體管或其他半導(dǎo)體元件的基底材料。

2024 年 6 月 6 日，Diamond Quanta 宣布在專有新型金剛石半導(dǎo)體制造和摻雜技術(shù)上取得重大突破，創(chuàng)始人 Adam Khan 是鉆石半導(dǎo)體技術(shù)先驅(qū)，其統(tǒng)一鉆石框架技術(shù)未來有望用于高性能 GPU 和邏輯芯片，目前聚焦功率半導(dǎo)體；Advent Diamond 作為亞利桑那州立大學(xué)科技型初創(chuàng)公司，是美國唯一能用多種類型金剛石生產(chǎn)電子元件的公司，在磷、硼摻雜金剛石生長上取得進展，科研方面。

2024 年 1 月伊利諾伊大學(xué)獲 ARPA - E 資助開發(fā)金剛石光控半導(dǎo)體開關(guān)器件；2025 年初，凱斯西儲大學(xué)和伊利諾伊大學(xué)香檳分校發(fā)現(xiàn)摻硼鉆石新特性，或為新型生物醫(yī)學(xué)和量子光學(xué)設(shè)備發(fā)展助力，研究成果發(fā)表于《Nature》。

DIAMFAB攻堅4英寸金剛石晶圓

DIAMFAB是一家位于法國格勒諾布爾的高科技初創(chuàng)公司，成立于2019年，設(shè)于法國國家科研中心尼爾研究所。以格勒諾布爾法國國家科學(xué)研究院 (CNRS) 30 年的研發(fā)工作為基礎(chǔ)。這家初創(chuàng)公司專注于人造金剛石的外延和摻雜，在薄金剛石層生長和電子元件設(shè)計方面擁有四項專利。金剛石可以摻雜硼（B）的p型，也可以摻雜氮（N）或磷（P）的n型。DIAMFAB精通硼和氮摻雜。Diamfab的目標是到2026年將金剛石晶圓尺寸拓展至4英寸。

撥款8100萬歐元建設(shè)金剛石代工廠

2024年12月17日,歐盟委員會批準西班牙直接撥款 8100萬歐元，支持 Diamond Foundry Europe（美國加利福尼亞州舊金山 Diamond Foundry Inc 的子公司）在埃斯特雷馬杜拉特魯希略建立新工廠，總投資額約為 6.75 億歐元，用于生產(chǎn)半導(dǎo)體級合成鉆石毛坯。Diamond Foundry 表示計劃于 2025 年開始生產(chǎn)單晶金剛石芯片，服務(wù)于傳統(tǒng)金剛石買家和半導(dǎo)體行業(yè)。

若鉆石半導(dǎo)體得到廣泛應(yīng)用，那么穩(wěn)定供應(yīng)高品質(zhì)的人造鉆石將至關(guān)重要。目前，中國是人造鉆石的重要產(chǎn)地之一，值得一提的是，中國在金剛石半導(dǎo)體領(lǐng)域也取得了不少突破，中國的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程正在加速推進。西安交大團隊成功批量化2英寸異質(zhì)外延單晶金剛石襯底，獲國家級榮譽；北大東莞光電研究院聯(lián)合團隊開發(fā)出大尺寸超光滑柔性金剛石薄膜制備法，成果發(fā)表于《自然》雜志。除了科研院所的研究進展之外，中國也有一些企業(yè)正在加速金剛石半導(dǎo)體的產(chǎn)業(yè)化。

碳方程，主要從事第三、四代半導(dǎo)體材料專用設(shè)備的研發(fā)與制造，其核心業(yè)務(wù)為金剛石半導(dǎo)體材料所需的MPCVD長晶設(shè)備的研發(fā)與生產(chǎn)。公司致力于完善金剛石大尺寸材料的加工工藝及相關(guān)配套設(shè)備，旨在實現(xiàn)核心設(shè)備的自主化與產(chǎn)業(yè)化，以推動整個行業(yè)的快速發(fā)展。

截止目前，公司已成功研發(fā)出6KW/10KW/15KW等MPCVD長晶設(shè)備并大批量應(yīng)用于金剛石行業(yè)，與此同時，公司在技術(shù)創(chuàng)新上持續(xù)深耕，2024年已順利推出915MHZ MPCVD設(shè)備，并小批量出貨。

隨著金剛石半導(dǎo)體材料的前景逐漸顯現(xiàn)，各國不僅在技術(shù)研發(fā)上加大投入，同時也在全球市場中展開了激烈競爭。美國、日本、歐洲、中國等國家和地區(qū)的企業(yè)也在積極推動金剛石半導(dǎo)體的研發(fā)，力圖在這一領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位?？梢灶A(yù)見，金剛石已經(jīng)不再是實驗室討論的話題，它現(xiàn)在正在成為一種工業(yè)現(xiàn)實產(chǎn)物。