في عام 2011، حبس العالم أنفاسه بعد أن عانت محطة فوكوشيما دايتشي النووية في اليابان من فشل أنظمة التبريد، في أعقاب تعرض البلاد لزلزال بقوة 9 درجات وتسونامي. ولم يكن القلق بلا أساس: فقد أصبح الانهيار الناتج – والذي أدى إلى نشر مواد عالية الإشعاع في اتجاهات متعددة – واحدة من أسوأ الكوارث المرتبطة بالطاقة النووية على الإطلاق.
وبعد مرور أكثر من عقد من الزمن، لا تزال عملية التنظيف جارية. وفي الشهر الماضي، بدأت الحكومة اليابانية إجراء اختبار لإزالة الحطام المشع داخل المحطة وما حولها – وهي خطوة مهمة في عملية وقف تشغيل المحطة، والتي من المتوقع أن تكتمل بحلول عام 2051.
وتلعب شركة ناشئة رائدة من اليابان، Ookuma Diamond Device (ODD)، دورًا رائعًا في هذه العملية، عن طريق رقائق الماس التي يتم استخدامها في الجهود المبذولة لإزالة الحطام المشع، عن طريق مكبرات الصوت التي تعمل برقائق الماس. والآن نجحت في جمع أربعة مليارات ين، أي ما يعادل نحو 27 مليون دولار أميركي، لبناء أول منشأة لتصنيع أشباه الموصلات من الماس في العالم في مدينة أوكوما القريبة، في فوكوشيما أيضاً.
تتمثل خطط ODD في بناء المصنع في يناير 2025 وتشغيله بحلول صيف 2026.
لماذا نستخدم رقائق الماس بدلا من أشباه الموصلات التقليدية القائمة على السيليكون؟
يُعرف الماس بأنه مادة شبه موصلة ذات فجوة واسعة (WBG)، وتشمل المواد الأخرى SiC (كربيد السيليكون) وGaN (نيتريد الغاليوم). تعتبر مواد WBG ذات كفاءة أفضل في تحويل الطاقة وإدارة حرارية استثنائية.
على عكس وحدات المعالجة المركزية (CPUs) ووحدات معالجة الرسوميات (GPU) ووحدات NPU القائمة على السيليكون، إلا أن الرقاقة القائمة على الماس لا تحتوي على بنية دائرة. وقال كين نيشيمورا، شريك شركة Cocal Capital، لـ TechCrunch، إن أشباه الموصلات الماسية تعمل كأجهزة تحكم قوية أكثر من مصادر الكهرباء الصغيرة. وقال إن أشباه الموصلات الماسية سيتم استخدامها في منشآت أكبر مثل محطات الطاقة النووية التي تتطلب درجات حرارة ومستويات إشعاع عالية للغاية، والتي لا تستطيع الرقائق المصنوعة من السيليكون تحملها.
تم بنجاح وضع نماذج أولية لمضخمات أشباه الموصلات الماسية التي تعمل تحت درجة حرارة 300 درجة مئوية باستخدام مرافق المعهد الوطني للعلوم الصناعية والتكنولوجيا المتقدمة (AIST) وجامعة هوكايدو.
وقال يوهي ناجاي، المدير المالي لشركة Ookuma Diamond Device، في مقابلة حصرية مع TechCrunch: “تختلف أشباه الموصلات الماسية، التي نطورها، اختلافًا جوهريًا عن الرقائق التقليدية القائمة على السيليكون نظرًا لخصائصها المادية المتفوقة”. وتابع أنه بالمقارنة مع أشباه الموصلات المتقدمة الأخرى مثل SiC وGaN، توفر أشباه الموصلات الماسية كفاءة فائقة في تحويل الطاقة وإدارة حرارية محسنة لتقنيات الجيل التالي مثل 6G والفضاء والدفاع والنووية.
ومن الجدير بالذكر أيضًا أنه يمكن تصنيع رقائق الماس من غاز الميثان، مما قد يتيح الإنتاج الكامل في اليابان. وهذا على النقيض من GaN، الذي يعتمد على مصادر المواد التي تسيطر عليها الصين بشكل كبير.
وقال ناجاي إن تركيز ODD ينصب على تطوير “أشباه موصلات الماس النقي”، بدلاً من أشباه موصلات GaN على ركيزة من الماس. ومن المتوقع أن ينمو حجم سوق مواد الألماس المستخدمة في صناعة الرقائق إلى 10 مليارات دولار بحلول عام 2032، ارتفاعًا من 113.7 مليون دولار في عام 2023، وفقًا لتقرير حديث.
تأسست الشركة الناشئة، وهي منبثقة من المعهد الوطني الياباني للعلوم الصناعية المتقدمة والتكنولوجيا (AIST) وجامعة هوكايدو، خصيصًا في عام 2021 للمساعدة في إيقاف تشغيل محطة فوكوشيما دايتشي للطاقة النووية.
قام اثنان من المؤسسين، الدكتور جونيتشي كانيكو والدكتور هيتوشي أوميزاوا، بالبحث في رقائق الماس لأكثر من 20 عامًا. وقد وجدوا أن عملهم قد تم تسليط الضوء عليه بعد الكارثة، مما وفر المزيد من الموارد للبحث والتطوير وحفز تأسيس الشركة الناشئة. قامت شركة ODD ببناء أول شريحة ألماس عملية في العالم في عام 2021.
ولا تزال القفزات بين النظرية والرقاقة والمنتج النهائي كبيرة. ويقود المؤسسان أيضًا المشروع الوطني الأوسع للحكومة اليابانية لتصنيع منتج فعلي يمكنه إزالة الحطام الإشعاعي الناتج عن الكوارث الطبيعية.
“ال [ODD’s] قال ناجاي: “تمثل النماذج الأولية إنجازًا عالميًا أولًا، إذ لم يتمكن أي شخص آخر من تطوير مضخمات أشباه الموصلات الماسية العاملة حتى هذه اللحظة”.
وتعمل مجموعة من الشركات العالمية أيضًا على تطوير أشباه الموصلات الماسية، بما في ذلك شركة Diamfab في فرنسا، وElement Six في المملكة المتحدة، وALMT في اليابان، وهي شركة تابعة لشركة Sumitomo Electric Industries.
تميز ODD نفسها من خلال الادعاء بأنها الشركة الوحيدة التي تتمتع بخبرة شاملة، بدءًا من الركيزة وحتى التعبئة والتغليف، مما يتيح النموذج الأولي العالمي لمضخم أشباه الموصلات الماسي.
وقال ناجاي إن ODD تتحدث أيضًا مع أكثر من 10 عملاء محتملين في جميع أنحاء العالم في محطات الطاقة النووية والفضاء وصناعات الاتصالات – وهو مجال حظي هذا الأسبوع بتركيز متزايد بعد أن تبين أن جوجل وقعت صفقة للعمل على تشغيل مراكز البيانات بالطاقة النووية. قوة.
قاد شركاء Globis Capital التمويل الأخير، والذي يصل إجمالي التمويل الذي تم جمعه إلى حوالي 45 مليون دولار (6.7 مليار ين) منذ إنشائه، بمشاركة من Coral Capital وaSTART وGreen Co-Invest Investment وصندوق البريد الياباني Spiral Regional Innovation Fund وميتسوي سوميتومو. رأس المال الاستثماري للتأمين، SMBC Venture Capital، من بين آخرين.
تلقت الشركة الناشئة، التي تضم حاليًا 27 موظفًا، حوالي 15 مليون دولار من المنح الحكومية من مكتب مجلس الوزراء، وMETI، وMIC، وATLA، ووكالة إعادة الإعمار.
