2025 年 12 月 11 日，2025（第九屆）國際碳材料大會暨產業展覽會于上海新國際博覽中心圓滿收官。大族半導體攜多款具備行業突破性的技術成果與定制化解決方案重磅亮相，以硬核實力成為全場焦點。其中，全球首發的金剛石激光剝片機憑借革命性技術突破引爆現場熱度，吸引了金剛石材料、超精密加工等領域的專業觀眾駐足交流、深入洽談，充分彰顯了該技術的市場關注度與行業影響力。
在半導體材料的金字塔尖，金剛石憑借5.47eV的超寬帶隙、2200W/(m·K)的熱導率以及極高的載流子遷移率，被學界和業界公認為“終極半導體”。從高壓功率器件到量子傳感，金剛石承諾了一個性能躍遷的未來。
然而，長期以來，金剛石高昂的制造成本，尤其是材料加工過程中的巨大損耗，成為了阻礙其從實驗室走向規模化產線的最大障礙。傳統的機械線鋸在處理金剛石時面臨著諸多挑戰：加工時間極長、線耗巨大，且由于鋸切產生的切口損耗往往高達數百微米，這對于單克拉成本高昂的金剛石晶錠而言，這種損耗意味著直接的經濟損失。此外，機械應力引入的亞表面損傷層，后續需要長時間的研磨拋光去除，進一步增加了制造成本。因此，利用激光束在金剛石內部進行非機械式的超高精細加工，成為破解金剛石切片難題的唯一可行路徑。
激光剝片技術利用透光波段激光在材料內部的非線性吸收，將超短脈沖激光聚焦于材料內部。在此條件下，電子通過多光子電離（Multiphoton Ionization）和雪崩電離（Avalanche Ionization）吸收能量，誘導局部等離子體產生。當等離子體膨脹受到周圍冷晶格的約束時，會產生極高的沖擊波，導致微米尺度的晶格結構發生永久性改變并誘導出裂紋。通過控制改質點的位置從而產生應力場，驅動裂紋沿晶體解理面或預設路徑水平擴展，完成晶圓分離。
要在金剛石材料中重現這一技術過程，學術界與工程界面臨的共同挑戰在于晶體各向異性引發的裂紋偏轉，這也是金剛石切片中最底層的晶體學難題。目前，工業級高質量CVD金剛石主要沿<100>方向生長。但金剛石的天然解理面是表面能最低的 {111} 面群，(100) 面與 {111} 面之間存在 54.74度的固有夾角。在激光誘導裂紋擴展時，物理規律傾向于讓裂紋沿著能量阻力最小的 {111} 面擴展。如果光斑誘導的應力場對裂紋的約束力不足以克服這種晶體各向異性，裂紋就會偏離預設的 (100) 平面，發生不可控的偏轉或跳躍，導致切片表面出現宏觀的臺階狀斷裂，甚至晶圓破碎，嚴重影響加工良率。
大族半導體自主研發的QCB-D技術，通過先進光子學時空動態調控，在加工時精確控制金剛石石墨化的區域的空間形狀，從而在微觀尺度上重構了裂紋擴展的動力學環境。該技術的核心突破在于通過將改質單元調制為非球對稱形態，能夠人為地最大化(100) 晶面的張應力張量，同時有效抑制沿 {111} 滑移系的剪切分力。這種精準的應力場調控相當于在晶體內部強行構建了一條能量阻力更低的“人工解理通道”，使裂紋嚴格鎖定在預設的 (100) 平面內進行水平擴展。這一突破徹底解決了裂紋隨機偏轉與臺階跳躍難題，確保了在大尺寸晶圓切片中實現極高的斷面平整度與極快的加工效率，損耗低至80μm，加工效率<15min@(25mm*25mm)。業內數據表明大族QCB-D技術優勢突出、行業領先，廣受客戶肯定。
當前半導體產業正朝著極致性能與高效生產的方向加速演進，大族半導體QCB-D技術的突破具有里程碑意義：不僅攻克了金剛石剝片領域的長期技術瓶頸，更以優異的工藝表現為其規模化應用掃清了關鍵障礙。展望未來，大族半導體將持續深耕與創新金剛石激光切片技術，成為推動全球半導體產業攀登新高峰的中堅力量。
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