Các vũ khí sóng ngắn công suất cao, radar và các thiết bị liên lạc có thể tăng hiệu suất đáng kể sau bước đột phá của các nhà nghiên cứu Trung Quốc trong sản xuất chất bán dẫn. Và bí mật đó chính là kim cương, hay còn gọi là “vật liệu bán dẫn tối ưu”.
Các nhà khoa học đã tạo ra chất bán dẫn gallium nitride (GaN) với lớp nền kim cương, đạt được mật độ năng lượng cao hơn 30% so với mọi sản phẩm hiện có.
Nhóm nghiên cứu do Wang Yingmin, chuyên gia trưởng viện nghiên cứu thứ 46 của Tập đoàn Công nghệ Điện tử Trung Quốc (CETC), cho biết: “Những thiết bị mới này có hiệu suất vượt trội, bao gồm công suất cao, tần số cao và mức tiêu thụ năng lượng cực thấp”.
Như vậy, trong khi các quốc gia khác vẫn đang vật lộn với công nghệ này trong phòng thí nghiệm thì Trung Quốc đã giải quyết được những khúc mắc trong dây chuyền sản xuất.
Trung Quốc giữ vị trí thống trị trong ngành kim cương toàn cầu, chiếm 95% sản lượng thế giới. Chỉ riêng năm ngoái, các nhà máy Trung Quốc đã sản xuất hơn 16 tỷ carat kim cương tổng hợp, một con số đáng kinh ngạc, tương đương 8 lần tổng trữ lượng kim cương tự nhiên đã biết đến trên Trái đất.
Từng được coi là một loại đá quý quý hiếm và sang trọng, kim cương đã trải qua quá trình thay đổi, trở thành một loại vật liệu công nghiệp tiết kiệm chi phí ở Trung Quốc. Một viên kim cương nhân tạo chưa cắt hiện có thể chỉ có giá 1 USD trên một số cửa hàng trực tuyến ở Trung Quốc. Mức giá giảm này đã mở đường cho việc ứng dụng kim cương trong ngành công nghiệp chip.
Ảnh: Shutterstock
Kim cương, được biết đến là vật liệu có độ dẫn nhiệt cao nhất trong tự nhiên, có hiệu suất truyền nhiệt cao hơn gấp 5 lần so với vật liệu cacbua silic thông thường. Kim cương cũng thể hiện tính ổn định vật lý và hóa học tuyệt vời, khiến nó phù hợp để sử dụng trong các loại vũ khí và thiết bị thường hoạt động trong môi trường khắc nghiệt.
Nhóm của Wang cho biết trong bài báo đăng trên tạp chí học thuật Semiconductor Technology: “Những sản phẩm này có tiềm năng ứng dụng to lớn trong lĩnh vực thiết bị năng lượng vi sóng trạng thái rắn cho thế hệ sau này”.
Bước đột phá trong công nghệ sản xuất chất bán dẫn kim cương hiệu suất cao củng cố lợi thế của Trung Quốc trong các ngành công nghệ cao, đặc biệt là truyền thông. Nhưng Trung Quốc không phải là không có đối thủ. Mitsubishi Electric của Nhật Bản vào năm 2019 công bố rằng họ đã phát triển các thiết bị HEMT gali nitrit nền kim cương trong phòng thí nghiệm, với kế hoạch sản xuất thương mại vào năm 2025.
Tuy nhiên, ngay cả khi các quốc gia khác đạt được thành tựu công nghệ tương tự, họ vẫn có thể gặp trở ngại khi cạnh tranh với Trung Quốc về năng lực sản xuất và chi phí.
Kim cương đã được một số nhà khoa học ca ngợi là vật liệu “bán dẫn tối ưu” vì những đặc tính vượt trội. Chúng có tiềm năng ứng dụng to lớn trong các lĩnh vực mới nổi như bộ xử lý thế hệ mới và máy tính lượng tử.
Chính phủ Trung Quốc đã lên kế hoạch và đầu tư vào ngành công nghiệp kim cương nhân tạo trong gần hai thập kỷ. Ở một số tỉnh như Hà Nam, các cơ sở sản xuất quy mô lớn đã được thành lập với công suất vượt xa nhu cầu kim cương hiện tại. Một số chuyên gia trong ngành ước tính rằng Trung Quốc có thể tăng gấp ba sản lượng kim cương nếu cần.
