Northrop Grumman近日宣布，其金剛石基接收器保護組件（diamond-based receiver-protection component）測試取得成功。該器件在極端高功率條件下成功承受超過100瓦的功率沖擊——這一水平超過當前主流器件可承受功率的兩倍以上。這標志著實驗室培育的金剛石材料正式從概念驗證邁向實際應用階段，有望改變衛星、雷達等高價值國防系統的微電子性能。
公司于本周二發布這一進展，測試于去年底在公司安全半導體制造設施內完成，未來還將進行更多驗證實驗。
為何重要？
一旦實現量產，這項技術將顯著提升大型高價值系統的生存力和效能。例如，衛星和雷達等造價高昂的裝備，在面對高功率威脅、極端熱環境或太空輻射時，將擁有更強的防護能力。金剛石不僅能承受突發功率尖峰，還能保持信號傳輸路徑清晰，同時大幅降低系統體積、重量和功耗。
Northrop Grumman系統工程師Ugonna Ohiri博士表示：“金剛石作為一種材料所蘊含的巨大潛力毋庸置疑，我們正不斷接近從設計研發邁向大規模部署的階段。”他進一步指出，這類材料“能夠在外太空環境中穩定工作，并可承受極端高速運行條件”。
技術背景
金剛石（尤其是實驗室培育的合成金剛石）在微電子領域的優勢遠超傳統半導體材料。其核心特性包括：
與現有材料相比，硅已接近性能極限，GaN雖廣泛應用于國防領域，但面對更高功率需求仍存在挑戰。金剛石則被視為后GaN時代的重要候選，能在更小尺寸下實現更高功率容量。測試中的器件尺寸極小——晶體遠小于沙粒，一塊僅1×1毫米的金剛石晶圓即可切割出多個功能芯片，從而使整個系統更加緊湊、輕量化和低功耗。
這些特性直接提升于防護水平，在現代戰場中，電子戰威脅日益復雜，高功率干擾可能瞬間摧毀敏感接收器。金剛石保護組件能讓系統“聽”得更遠、更清晰，同時在惡劣環境中保持可靠運行。
從2019年實驗室項目到清潔室量產雛形
金剛石微電子研發始于2019年，當時作為Northrop Grumman的內部R&D項目在小型實驗室啟動。公司逐步投入資源，將技術從基礎探索推進到原型制造階段。
2026年最新進展顯示，項目已從早期實驗室環境遷移至清潔室設施，并在公司多個制造基地同步推進。核心團隊包括Northrop Grumman的工程師與物理學家，Ugonna Ohiri博士等關鍵人員負責材料生長到器件測試的全流程。Ohiri在相關報道中強調：“當我們審視金剛石時，不再僅將其視為珠寶，而是認識到它在RF應用、雷達、通信系統等領域的潛力。”
重要合作包括與亞利桑那州立大學西南先進原型中心等的聯合工作，聚焦金剛石晶圓生長、摻雜、接觸工藝以及高功率限幅器開發。早期研究針對金剛石P-i-N和Schottky二極管結構，目前已實現磷摻雜低電阻歐姆接觸等關鍵工藝突破，為后續規模化生產奠定基礎。
當前，金剛石基接收器保護組件仍處于原型驗證階段。測試重點驗證了其在極端高功率下的耐受能力，但公司明確表示“還有許多測試待完成，以全面成熟該技術”。盡管如此，即使晶圓存在微小缺陷，金剛石的天然魯棒性也能滿足未來任務需求，遠超傳統方案。
潛在應用場景廣泛：
諾斯羅普正積極擴大金剛石晶圓直徑，以支持更高產量制造。Ohiri博士樂觀總結：“天空不是極限——宇宙才是。金剛石的巨大潛力毋庸置疑，我們正穩步邁向全面部署。”
最后
金剛石在高端電子系統中的價值已遠超傳統珠寶認知。它有望通過提升熱管理、功率承受和環境適應性，為衛星、雷達等高價值系統的下一代設計提供更強技術支撐，進一步擴展微電子在復雜電磁與極端環境下的應用邊界。
