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钻石终于在半导体领域找到了立足点——用于COVID-19的快速测试

2020年4月22日经过泰勒Charboneau

Covid-19测试结果目前需要5-15分钟的处理时间。但钻石的生物FET可能会削减时间以仅仅秒。

Covid-19测试已经呈现与公司争先恐后的复杂性，以为市场带来新的测试措施。虽然家庭测试可用性有所改善，但实验室和护理点诊断落后于公众需求。一家伊利诺伊州公司现在希望转动潮流。

AKHAN半导体的钻石工艺

Akhan半导体已知其使用钻石作为用于计算技术的宽带间隙半导体（WBG）。

但现在，公司正在利用它的Miraj Diamond平台快速跟踪Covid测试设备的开发。根据Akhan的说法，超导材料将解决许多具有可扩展性，定价和测试速度的现有问题。

Akhan将其材料技术视为使用生物传感器效应晶体管（生物FET）的应用中的Linchpin。生物FET器件，基于MOSFET结构，使用生物传感组件来分析病毒剂。生物FET是一种离子敏感场效应晶体管(ISFET)。它们用电解质溶液取代了传统的金属栅极。

AKHAN独特的生物场效应晶体管溶液是可调的气体和液体悬浮液，使其适合于生物分析。它也可以在超过300°C的温度下工作。

典型生物FET的图表，显示了生物受体结构

虽然Covid-19的其他快速测试可以评估五到十五分钟的感染，但生物FET系统可以在几秒钟内提供结果。科学家利用这些即时结果来测试埃博拉和SARS。Covid与SARS类似于86％（另一个冠状病毒），使其成为该列表的自然添加。

生物FET系统的结构完整性是持久的痛点。内部和外部组件敏感。相比之下，Akhan半导体说，Miraj钻石在提供更长寿的同时更容易处理高温。该公司还声称Miraj组件的厚度是竞争解决方案的1/1000。

然而，整合核心技术也并非一帆风顺。该公司首席执行官Adam Khan解释说:“主要的挑战是抗体连接层对电子设备设计的强而敏感的附着。”

MIRAJ钻石激光镜头

该层形成“设备的独特生物方面”。纳米晶钻石与血液，病毒和抗体生物相容。

专业人员必须在两次测试之间对设备部件进行消毒。钻石成分可以经受反复的化学处理，提高它们的长期可用性。

测试机器是复杂的——病毒检测和电气系统都必须优化。阿克汗说，他们的金刚石材料可以轻松隔离电压，使其适用于高要求的应用。AKHAN还指出，金刚石半导体比其他解决方案的效率至少高出90%。保持权力是关键。

COVID-19疫情受影响的半导体制造大规模。许多公司已经将常规业务转向设计通风设备和测试设备。我们问AKHAN半导体公司，他们是如何预见到大流行导致的生产转移的。Khan回答说:“我们预计，在未来3年内，我们将有多达50%的产量转向与冠状病毒相关的设备。”

预计将立即加大力度，但阿克汗把长期存在的COVID-19检测作为优先事项。Khan还预计对Miraj钻石部件的需求将大幅增长:“需求将呈指数级增长，我们准备扩大生产以适应需求曲线，每年超过1000万个部件。”

Miraj钻石

考虑到美国有超过3.29亿的居民，这种生产水平是非常需要的。获得检测是至关重要的，那么谁将从中受益?Khan希望diamond解决方案有前景的可扩展性将促进“医疗点和环境监测的大规模商业化”。

普遍测试不会在一夜之间发生，大规模商业化也不会发生。Khan表示，现有的生物传感器诊断oem将是这些组件的早期采用者。公司的目标是扩大销售——一旦现有的瓶颈得到解决和乐观的反馈接踵而至。

AKHAN Semiconductor声称其Miraj Diamond可以改善传统半导体设计。使用200毫米半导体工艺生产的Miraj钻石是利用甲烷气体作为输入，导致金刚石晶圆生产。甲烷在加热表面裂解(通过等离子球)是一个重要的步骤。阿克汗设施也配备了快速，内部原型和测试。

该公司索赔其金刚石纳米材料的导电型多于铜的五倍。它们也比硅更好地进行热量22倍。它需要相应的材料，以实现传统材料中看到的相同性能。钻石比硅更少五十次，以隔离10,000伏。

各种功率半导体的性能

除了COVID-19测试，阿汗预计其钻石半导体将在所有行业引起轰动，其显著应用包括“更快的超级计算机、先进雷达和电信、超高效混合动力汽车、极端环境下的电子产品，以及下一代航空航天和航空电子设备”。

在过去的文章中，AAC贡献者Robert Keim在很多方面提到，金刚石作为一种未来的半导体仍处于理论领域。但也许这款使用AKHAN的实验室钻石的情况可能是广泛的Covid-19测试的长期关键。

除了越来越普遍的SIC和GAN之外，哪个宽带隙半导体在您的脑海中表现出最新的承诺？在下面的评论中分享您的想法。