Prometteur, le diamant synthétique comme matériau pour la production de semi-conducteurs fait l’objet depuis plusieurs années de recherches et d’avancées technologiques. Dans ce cadre, la société américaine Diamond Foundry vient d’annoncer la création d’un wafer de 200 mm en diamant monocristallin. Habituellement, ce produit est élaboré en assemblant plusieurs cristaux distincts. Là, il s’agit d’un diamant unique composé d’un seul cristal.
Diamond Foundry ne donne pas de détail sur la technologie utilisée. Il s’appuie sur les recherches développées depuis 25 ans autour du procédé dit hétéroepitaxie qui consiste à faire croître une couche cristalline sur un substrat composé d’un matériau différent. En l’espèce, le diamant est déposé sur une combinaison d’iridium, de zircone et l’yttrium, elle-même reposant sur une couche de silicium. Rappelons que le diamant possède une conductivité thermique exceptionnellement élevée — environ cinq fois supérieure à celle du cuivre — ce qui lui permet de dissiper la chaleur très rapidement. Cette propriété intéresse en particulier les puces IA qui produisent beaucoup de chaleur sur une surface réduite. D’autres débouchés sont attendus dans l’électronique de puissance, l’optique et même le quantique.
Une production à l’échelle encore lointaine
En 2023, la société américaine avait déjà présenté un wafer de 100 mm. En passant à 200 mm, elle franchit aujourd’hui un cap en adoptant les standards de fabrication à grande échelle des semi-conducteurs. Reste qu’il s’agit d’une version brute sur wafer qui n’a pas été poli. Il reste encore des éléments à définir comme la reproductibilité, la qualité du matériau, la facilité de transformation et les coûts de production. Cela n’empêche pas l’entreprise de travailler sur un wafer de 300 mm d’ici 2030 pour répondre aux exigences de fabrication moderne.
A noter que Diamond Foundry n’est pas le seul à travailler dans ce domaine. Au Japon, Ookuma Diamond Device est en train d’achever la première usine spécifiquement dédiée à la production en série de semi-conducteurs en diamant. Elle vise à construire des robots capables de résister à des radiations, suite à l’incident de la centrale nucléaire de Fukushima. En France, la start-up grenobloise DiamFab a inauguré sa première ligne pilote de fabrication et a levé 20 millions d’euros pour se développer.
