由於鑽石擁有的各種超高性能，被業界譽為「終極半導體材料」，而日本則是目前在鑽石半導體領域小有所成的國家，且預計將從 2025 年起至 2030 年，逐步邁入鑽石半導體的商業化階段。
（前情提要：行政院認北部缺電！封殺大型算力中心，AI、半導體等吃電怪獸唯核電能救？）
（背景補充：台灣搶了美國晶片業飯碗？半導體專家：台積電幫美國賺飽飽，川普別有居心）
目前的半導體材料主要以矽為主，但矽在高功率密度、高頻、高溫、高輻射等問題上仍陷入瓶頸，雖然以碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）的第三代半導體材料逐漸興起，但其在散熱與能效等關鍵特性上仍不滿足行業追求。
在此背景下，全球半導體領域開始將目光放到人造鑽石上面，由於鑽石相較於傳統半導體材料，擁有各種更高的性能，甚至被業界譽為「終極半導體材料」。
鑽石作為半導體材料的優勢？
相比於傳統的半導體材料，鑽石半導體具有許多優勢，包括：
- 高熱導率：鑽石具有非常高的熱導率，約為銅的五倍，這使得它能夠有效地散熱，適合在高溫和高功率的環境中使用。
- 寬能隙：鑽石的帶隙寬度為 5.5 eV，遠超過矽（1.1 eV）和氮化鎵（3.4 eV）。這意味著鑽石半導體在高溫和高電壓下仍能保持穩定的性能，不容易因熱量引起電子的激發和崩潰。
- 高電子遷移率：鑽石具有較高的電子遷移率，這使得電子能夠在材料中快速移動，有助於提高半導體元件的工作速度。
- 高擊穿電場：鑽石能承受非常高的電場強度而不發生擊穿，這使得它在高功率電子器件中具有潛力。
- 化學穩定性：鑽石具備良好的化學穩定性，不易與其他材料發生反應，能夠在惡劣環境下長時間工作。
不過，在商業應用的道路上，鑽石半導體仍面臨著一些挑戰：
- 製造難度和成本：人工合成高質量的半導體級鑽石非常困難且昂貴。當前的合成技術雖然能夠製造半導體級的鑽石，但成本仍然相對較高。
- 製造工藝：鑽石的特殊物理性質使得現有的半導體加工技術不完全適用，開發新的製造工藝是推動鑽石半導體商業化的一個關鍵。
日本鑽石半導體小有所成
不過據《NIKKEI Asia》報導，目前在鑽石半導體領域，日本已小有成就，具體包括：
- 在 2023 年，日本佐賀大學團隊成功開發世界上第一個採用鑽石半導體的功率電路；
- 東京精密元件製造商 Orbray 已開發 2 吋鑽石晶片的量產技術，很快將開發 4 吋晶圓；
- Power Diamond Systems 開發一種鑽石元件，可處理世界領先的 6.8 安培電流，計劃幾年內開始出貨樣品；
- Ookuma Diamond Device 在福島建廠，將量產鑽石半導體，目標 2026 年開始營運。
另據《日經新聞》報導，預計在 2025 年至 2030 年，鑽石半導體將逐步邁入商業化階段。
2030 年鑽石半導體基材市場產值估約 3.42 億美元
市場研調機構 Virtuemarket 曾提出報告，在 2023 年，全球鑽石半導體基材市場產值為 1.51 億美元，不過到 2030 年底，產值將翻倍至 3.42 億美元，預測複合年成長率為 12.3%。
