日本要量产金刚石半导体了

日本北海道的初创企业OOKUMA DIAMOND DEVICE（札幌市，以下简称：OOKUMA）为了将被称为「终极半导体」的金刚石（ Diamond ）半导体推向实用化，最早计划2026年度末在福岛县大熊町让工厂投产。总投资大约50亿日元。计划达到能年产几万个半导体器件的规模。该公司将与东京电力控股（HD）的子公司合作，在福岛第一核电站用于废堆的机器上配备金刚石半导体。

OOKUMA将向东电控股与日本重工企业IHI于2022年成立的企业Decom.Tech（福岛县大熊町）供应半导体基板上使用人工钻石的金刚石半导体器件。为了对福岛第一核电站实施废堆，需要取出炉心熔毁后留下的熔融燃料。Decom.Tech则承担取出熔融燃料的设备的基本设计和研发工作。

OOKUMA将在力争2026年度投産的工厂开始试验性生産。配备金刚石半导体的机器设想用来测定反应炉内的中子。除了用于废堆外，这也是万一发生事故时所需要的机器。据称，该公司通过研究使用金刚石半导体的零部件发现，即使在最高温度摄氏450度下也能够工作，在放射线浓度高的环境下也正常发挥作用。

日本佐贺大学的研究表明，与现在主流的硅半导体相比，金刚石半导体可在5倍的高温和33倍的高电压下工作。性能也比新一代功率半导体的碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）出色。还有望用于设想处于更高电压环境下的纯电动汽车（EV）、高速通信及卫星通信。

OOKUMA的半导体不需要原来不可缺少的冷却装置，有望实现小型化。另外，为了保护免机器免受高放射线浓度的影响，原本需要用铅包裹机器，但配备金刚石半导体后将不再需要，这样可以减轻机器重量，提高废堆工作的效率。

预计到工厂投産为止的总投资大约为50亿日元。OOKUMA将利用日本政府的「支持自立和返乡创业企业选址补贴」等。还计划从创业投资处筹集1亿4000万日元。研究开发方面，也被采用为面向实现福岛县复兴的技术开发等、上限7亿日元的补助项目。另外，还将从日本内阁府每年领取1亿~3亿日元资金，最长领取3年。

OOKUMA代表星川尚久表示：「一直根据废堆的目标倒推，按照深入市场（market in）的设想，推进研究开发」。虽然有很多大学等在开展相关研究，但实现社会应用的案例还很少。围绕金刚石半导体，丰田和电装出资的企业、精密部件厂商Orbray（东京足立）、源自早稻田大学的初创企业、九州工业大学及佐贺大学也在推进研究。

OOKUMA于2022年成立，是源自北海道大学和日本産业技术综合研究所的初创企业。该公司代表星川还在北海道大学担任学术研究员。北海道大学准教授金子纯一担任公司董事，负责技术方面的工作。金子纯一还担任日本原子能研究开发机构的废堆国际共同研究中心客座研究员。

关于该公司金刚石半导体的研究开发，从稳定材料供应链的角度来看也值得关注。

作为新一代功率半导体的材料之一的镓2022年的世界産量为550吨，中国在其中占98％（美国地质调查局）。2023年8月，中国对镓相关産品的出口实施管制。虽然日本也从本国采购，但据日本能源与金属矿物资源机构（JOGMEC）统计，进口的镓7成来自中国，依赖风险较高。

另一方面，金刚石半导体使用的人工钻石则是由甲烷气体生成，OOKUMA现在也采用这种方法。据称，将来还可以利用由二氧化碳和氢气合成的甲烷来制造。

OOKUMA计划以核电站废堆为契机量産金刚石半导体。为力争应用于卫星通信，该公司还与三菱电机等启动了联合研究。年内还将与日本国内厂商推进用于纯电动汽车（EV）器件的开发。

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