随着人工智能技术进步和其他因素导致电力需求增加，提高功率半导体的性能变得越来越重要，下一代功率半导体（如碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN)）的研究和开发也在不断推进。
其中，钻石拥有卓越的物理性能，甚至被称为“终极半导体材料”。我们采访了致力于钻石半导体研究的Power Diamond Systems（PDS）联合创始人兼首席执行官藤岛达也，以及该公司业务合作负责人宇田川正和，了解他们为钻石半导体的社会应用所做的努力。
您能给我们介绍一下PDS的创立背景吗？
PDS是一家源自早稻田大学的初创公司。2022年4月，早稻田大学成立了早稻田大学风险投资公司（WUV），旨在将学术研究成果应用于社会。鉴于早稻田大学理工学部名誉教授川原田博等人在金刚石半导体领域拥有超过20年的研究经验，PDS在WUV的支持下于2022年8月成立。凭借我在罗姆公司和麻省理工学院（MIT）从事氮化镓功率器件研究的经验，以及在初创公司的工作经验，我强烈希望“将优秀的科研成果转化为社会应用”，因此我作为创始成员加入了PDS。
金刚石作为半导体材料有哪些特性？此外，预计它在哪些领域会有应用？
藤岛先生指出，这种材料的主要特点是其极高的导热性和介电击穿场强，远超碳化硅和氮化镓，使其跻身目前功率半导体顶级材料之列。高导热性是当前功率半导体市场特别需要的特性。此外，其抗辐射性和耐高温性能也有望带来显著优势。
我们目前尚不具备立即提供器件的条件，因此暂不缩小应用范围，仍在探索金刚石相较于其他半导体材料在哪些应用领域具有优势。我们认为它可用于电动汽车等交通运输领域、数据中心、可再生能源和电网。此外，航空航天和核电站等严苛环境也可能成为其应用目标。
您能介绍一下PDS设备的特点以及其研发进展吗？
藤岛先生指出，虽然目前大多数正在研发的金刚石半导体器件采用横向结构，但PDS公司也开发出了一种垂直金刚石MOSFET。这种垂直结构的特点是电阻低、耐压高，从而可以提高功率密度。尽管随着功率密度的增加，散热难度也会加大，但金刚石具有很高的导热性，因此可以在保持相对较小的尺寸的同时实现高效运行。
宇田川正和先生表示，技术研发进展顺利，在2025年12月的“日本半导体展”（SEMICON Japan）上，他使用金刚石MOSFET评估板演示了一个工作模型。能够现场展示实际运行的成果，证明了研发工作进展顺利。我想很多人都认为“金刚石半导体只存在于学术论文中”，因此参观者们感到非常惊喜。
2026年3月，他们宣布开发出一种额定电压为550V、漏极电流为0.8A的菱形MOSFET，首次实现了200V/1A的开关操作。他们还宣布利用该菱形MOSFET制造出异步整流降压DC-DC转换器，证实了其与连续开关操作的兼容性。
您预计金刚石半导体何时能在社会上得到应用？您认为实现这一目标会面临哪些挑战？
藤岛先生 表示，普遍认为金刚石半导体的全面社会应用要到2030年代或2040年代才会实现，PDS公司也基本认同这一观点。他认为，2020年代将会确定目标应用领域，而大规模生产的技术研发将从2030年代开始逐步启动。过去，人们对硅（Si）寄予厚望，对新材料普遍持怀疑态度，但碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）在相当长的一段时间内被广泛应用于各种产品中。随着SiC和GaN的普及，“下一代半导体材料也能实现社会应用”的理念逐渐形成，与SiC和GaN相比，金刚石或许能在更短的时间内实现社会应用。
为实现这一目标，构建生态系统至关重要。金刚石半导体的社会应用并非我们单凭一己之力就能完成；我们需要与支持供应链的企业合作，携手并进。至于技术挑战，我们无法透露细节，因为“了解挑战所在”本身就是PDS的优势，但我们当然清楚这些挑战，并正努力解决它们。开发和实际运行MOSFET正是这项工作的一部分。
有人认为，金刚石基底的高昂成本将阻碍其广泛应用。您对此有何看法？
藤岛先生表示，早期也曾有过关于碳化硅和氮化镓的类似讨论，但目前他认为衬底价格并非主要问题。如果性能优势显著且市场需求旺盛，降低成本的技术研发自然会推进。像PDS这样的公司展现出的金刚石的潜力也将促进成本降低。
您能谈谈PDS的未来前景吗？
藤岛先生表示 ：“我们很容易就能列出我们目标器件的性能参数，但真正重要的并非这些参数，而是与用户共同探讨那些能让他们产生‘我想尝试使用金刚石半导体’想法的具体规格。这将改变我们研发工作的重点。因此，我们目前最优先考虑的是与潜在用户企业开展合作。这些企业目前使用的是硅或碳化硅器件，并面临着一些挑战。基于此，我们会了解他们对金刚石的期望，并开发相应的解决方案来实现这些期望。”
电子行业对散热的要求日益严格，而且这种趋势短期内不太可能缓解。在此背景下，人们对具有卓越导热性能的金刚石寄予厚望。由于这项技术在日本已得到广泛研究，我们希望确保日本也能将其有效地应用于社会。
宇田川先生说，目前正与多家使用功率半导体的公司开展合作，并计划未来进一步拓展合作范围。他希望与众多对此感兴趣的公司进行深入探讨，不仅包括潜在用户，也包括其他相关企业。他认为，这将有助于提高金刚石半导体技术的社会应用可行性。
（来源：编译自eetimes）
