12月5-7日，由DT新材料主办的第八届国际碳材料大会暨产业展览会（Carbontech 2024）将在上海新国际博览中心隆重举办。同期针对半导体与加工主题特设4大论坛，宽禁带半导体及创新应用论坛、超硬材料与超精密加工论坛、金刚石前沿应用与产业发展论坛、培育钻石论坛，已邀请国内外知名专家和企业莅临交流，欢迎报名。
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李蕊 13373875075
金刚石半导体的输出功率值为全球最高，被称为“终极功率半导体”。目前使用金刚石的电力控制用半导体的开发取得进展。与作为新一代功率半导体的碳化硅（SiC）产品和氮化镓（GaN）产品相比，耐高电压等性能出色，电力损耗被认为可减少到硅制产品的五万分之一，具有良好的应用前景。
金刚石商业化整合现状
SiC和GaN已实现商业化，SiC器件常用于大功率转换器和逆变器，如英飞凌的CoolSiCTM MOSFET 系列和Nexperia的1200V SiC MOSFET 系列。GaN 通常用于高速开关，以实现最低的开关损耗，如英飞凌的CoolGaNTM 600V 系列。β-Ga2O3和金刚石器件目前正处于研究阶段。可以看出，尽管金刚石器件的研究起步较晚，但其高BFOM的优势已开始得到体现。根据研究，金刚石似乎是唯一一种电阻率随温度急剧下降的半导体。这是金刚石在功率方面的优势，凸显了它在电力电子领域的重要性。
然而，尽管金刚石器件具有如此理想的特性，并在研究方面取得了重大突破，但要与现有技术相结合并进一步实现商业化，还有很长的路要走。要发挥金刚石的优势，还需要进一步提高器件的性能。下面列出了对金刚石器件相关参数的期望值。
1、BV：对于二极管器件，目前垂直器件的击穿电压一般大于1kV，最高接近10kV；未来的目标是在不影响导通电流的情况下突破10kV。对于场效应晶体管，目前最高击穿电压为2~4kV；未来应突破0kV以上。
2、导通电流：大多数器件的开态电流在1~10A 之间，未来的目标应是实现10A 以上的应用。二极管的电流密度有望突破100KA/cm2，场效应管突破10A/mm。
3、开关速度：目前金刚石二极管的回转速度小于10V/ns，未来有望超过 100V/ns。
4、BFOM：目前金刚石二极管和场效应晶体管的BFOM值主要在10至103MV/cm2 之间，理想情况下，在最大击穿场强接近10MV/cm时，BFOM值应超过104MV/cm2。
金刚石功率半导体可应用场景
1、电力电子器件：
晶闸管和IGBT：金刚石的高热导率和耐高温特性可以用于制造更高效、更可靠的晶闸管和绝缘栅双极晶体管（IGBT）。
功率MOSFET：金刚石功率MOSFET可以在更高的电压和频率下工作，适用于高效能源转换。
2、电动汽车：
逆变器：电动汽车中的逆变器需要高效、耐高温的半导体材料，金刚石功率半导体可以提升逆变器的性能。
充电设备：快速充电站可以使用金刚石半导体来提高充电效率并减少发热。
3、可再生能源：
太阳能逆变器：金刚石半导体可以提高太阳能逆变器的效率和寿命。
风力发电：风力发电系统中的变流器可以使用金刚石功率半导体来实现更高的效率和可靠性。
4、工业应用：
电机驱动：金刚石功率半导体可用于高效率的电机驱动器，特别是在高温或恶劣环境下。
高频焊接：金刚石半导体可用于高频焊接设备，提高焊接质量和效率。
5、航空航天：
电源管理：在航空航天领域，金刚石功率半导体可用于电源管理，以实现轻量化、高效率和耐高温的电子系统。
6、军事和国防：
雷达系统：金刚石半导体可以用于雷达系统中的高频和高功率组件。
电子战：在电子战设备中，金刚石半导体的耐高温和高频特性可以提高系统的性能。
金刚石商业化整合的挑战
在集成和商业应用方面，主要的半导体公司尚未将金刚石用于设备。以下是将金刚石与现有技术集成并实现商业应用所面临的挑战和一些解决方案：
1、材料质量和成本控制：高质量的电子级金刚石晶片生产成本高昂，而且尺寸通常较小（小于1英寸）。未来通过HPHT和MPCVD生长的晶片应超过2英寸，通过异质外延和拼接方法获得的晶片应超过4英寸。
2、掺杂技术： 目前缺乏有效的n型掺杂方法，p型掺杂孔的浓度较低。文章已经提到了寻找新的生长方向以提高掺杂效率，以及通过共掺杂实现n型掺杂的技术。未来有望获得高于1021cm-3的p型掺杂浓度和高于1016cm-3的n型掺杂浓度，从而实现大功率应用。
3、可靠性：金刚石器件的可靠性和使用寿命尚未得到充分验证。可靠性测试方面的研究较少，需要通过建立更多的模拟模型和测试实际器件来实现。
4、热管理和封装：根据研究，金刚石似乎是唯一一种电阻率随温度急剧下降的半导体。这固然是一个优点，但也带来了一些问题，即金刚石器件的最佳工作状态在不同温度下会发生变化，这给设计带来了困难。由于这种独特的温度特性，目前还没有适用于金刚石的封装技术。需要考虑电磁兼容性（EMC）问题。为了提高封装的可靠性和长期稳定性，需要使用特殊的材料和设计，并可能包括有助于散热的集成热结构。
5、器件性能：金刚石器件需要进一步提高击穿电压。目前的实验器件样品量小，参数不够稳定，而商业产品需要稳定的性能。这将通过完善掺杂技术和引入更多功率器件结构来实现，如绝缘栅双极晶体管 (IGBT)、重浮结构和超级结结构，这些都依赖于p-n结的实现。
6、成本：这是金刚石商业化的一个主要障碍。目前金刚石的生产成本远远高于硅、碳化硅和氮化镓等成熟的半导体材料。用于半导体研究的金刚石材料价格是硅材料价格的几千到几万倍。
第八届国际碳材料大会暨产业展览会
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宽禁带半导体及创新应用论坛
12月5日 周四 全天
10:25-11:00
议题待定
王英民，中国电子科技集团公司第四十六研究所首席专家
11:00-11:25
第三代半导体表面处理技术及装备
王德君，大连理工大学教授
11:25-11:45
基于氮化镓半导体的微波无线供电技术
敖金平，江南大学教授
11:45-12:05
以碳化硅为代表的第三代半导体产业演进及未来趋势
梁赫，重庆鬃晶科技有限公司总经理
13:30-13:55
Si基GaN器件及系统研究与产业前景
于洪宇，南方科技大学深港微电子学院院长
13:55-14:20
报告方向：金刚石半导体器件产业化进展
王宏兴，西安交通大学教授
14:20-14:40
磨抛工艺在超宽禁带半导体材料衬底制备中的应用
王彬，合美半导体（北京）有限公司总经理
15:10-15:35
报告方向：晶圆键合
王晨曦，哈尔滨工业大学教授
15:35-16:00
金刚石薄膜的制备与电学性能研究
胡晓君，浙江工业大学教授
16:00-16:20
报告方向：半导体先进键合集成技术与应用
母凤文，北京青禾晶元半导体科技有限责任公司、天津中科晶禾电子科技有限责任公司董事长兼总经理
16:20-16:40
山东大学团队（邀请确认中）
半导体及加工产业现状与趋势
12月5日 周四 上午
09:40-10:10
SiC产业发展分析与技术的新进展
赵正平，中国电子科技集团有限公司原副总经理
10:10-10:40
报告方向：超精密抛光技术研究进展
袁巨龙，浙江工业大学超精密加工技术研究中心主任
11:10-11:40
报告方向：芯片级金刚石晶圆
江南，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员
11:40-12:10
报告方向：大功率芯片散热的解决方案
郭跃进，深圳大学异质异构国家重点实验室研究员、原Intel公司首席专家
金刚石前沿应用及产业发展论坛
金刚石生长与前沿应用专题
12月5日 周四 下午
13:35-14:00
金刚石增强导热复合材料与技术
朱嘉琦，哈尔滨工业大学教授
14:00-14:25
报告方向：金刚石量子前沿科技
Milos Nesladek，哈塞尔特大学教授
14:25-14:45
议题待定
Rahul Gaywala，印度Sahajanand Technologies Private Limited公司CEO
15:10-15:35
报告方向：金刚石信息功能传感和电子器件
廖梅勇，日本国立物质材料研究所（行程确认中）
15:35-15:55
报告方向：金刚石量子应用案例
赵博文，安徽省国盛量子科技有限公司创始人
15:55-16:15
硼掺杂金刚石电极的调控与电化学工程应用
魏秋平，中南大学教授
16:15-16:35
议题待定
嘉宾待定，普敦实验室设备(上海)有限公司
16:35-16:55
高灵敏性金刚石热敏电阻器件研究新进展
陈巧，中国地质大学（武汉）副教授
热管理应用及产业化解决方案专题
12月6日 周五 全天
09:30-09:55
金刚石在激光领域的应用研究
杭寅，中国科学院上海光机所研究员
09:55-10:20
三维集成金刚石先进散热技术进展
于大全，厦门大学教授
10:20-10:45
使用CVD金刚石散热器提升高功率密度芯片的性能
lan Friel，元素六业务拓展经理、首席科学家
11:10-11:35
金刚石材料的激光加工
王成勇，广东工业大学副校长
11:35-12:00
CVD金刚石散热材料制备及产业化应用
魏俊俊，北京科技大学教授
12:00-12:20
太原理工大学团队（行程确认中）
13:30-13:55
金刚石常温键合技术在高性能半导体器件散热中的应用
梁剑波，大阪公立大学副教授
13:55-14:20
朝着光束全方位调控的金刚石激光技术
白振旭，河北工业大学教授
14:20-14:40
Effect of gas phase nucleation on nano- and polycrystalline diamond growth in conventional MPCVD chamber
Mariia Lambrinaki，苏州思体尔软件科技有限公司CEO
14:40-15:00
精密磨抛技术在金刚石材料加工中的应用
梁浩，北京特思迪半导体设备有限公司
15:30-15:55
集成电路先进封装的钻石中介层
宋健民博士
15:55-16:15
微射流激光先进技术基于大尺寸金刚石高品质分片及微流通道制备方案
杨森，西安晟光硅研半导体科技有限公司
16:15-16:25
小分子液态源MPCVD制备超纳米金刚石薄膜材料及应用研究
熊鹰，西南科技大学教授
16:25-16:45
基于COMSOL仿真的圆柱形谐振腔MPCVD中金刚石沉积的调控
杨黎，昆明理工大学教授
12月7日 周六 上午
10:00-12:00
闭门讨论：金刚石在热管理市场怎么用？从哪个角度切入热管理市场一块蛋糕？（仅限邀请）
超硬材料与超精密加工论坛
先进加工技术及应用方案专题
12月6日 周五 上午
09:30-09:55
议题待定
康仁科，大连理工大学教授
09:55-10:20
议题待定
吴勇波，南方科技大学教授
10:50-11:15
金刚石的超精密加工技术现状与发展
赵清亮，哈尔滨工业大学教授
11:15-11:40
化学气相法制备单晶微刃金刚石磨料及工具新技术
孙方宏，上海交通大学教授
11:40-12:05
纳秒激光诱导活性金属等离子体反应刻蚀单晶CVD金刚石研究
温秋玲，华侨大学副教授
半导体切磨抛难题解决方案专题
12月6日 周五 下午
13:30-13:55
碳化硅晶圆减薄磨削装备及砂轮技术
尹韶辉，湖南大学无锡半导体先进制造创新中心主任
13:55-14:20
金刚石加工碳化硅晶圆衬底技术现状与趋势
栗正新，河南工业大学材料学院教授、河南工大高新产业技术研究院院长
14:20-14:45
金刚石衬底化学机械抛光原子级去除机理探讨
戴媛静，清华大学天津高端装备研究院常务副所长
14:45-15:05
金刚石超光滑与平坦化工艺路径探索
邓辉，南方科技大学机械与能源工程系研究员
15:30-15:55
大尺寸碳化硅晶圆加工过程面临的挑战与对策
张保国，河北工业大学教授
15:55-16:20
金刚石晶圆的磨抛一体化加工研究进展
陆静，华侨大学教授
16:20-16:40
硬脆材料的金刚石线切割过程切割力动态建模
梁列，西安理工大学青年教师
12月7日 周六 上午
10:00-12:00
闭门讨论：半导体CMP抛光“卡脖子”难点探讨
