Im Jahr 2011 hielt die Welt den Atem an, nachdem das Kühlsystem des Kernkraftwerks Fukushima Daiichi in Japan ausgefallen war, nachdem das Land von einem Erdbeben und einem Tsunami der Stärke 9,0 heimgesucht wurde. Die Sorge war nicht unbegründet: Die daraus resultierende Kernschmelze – die hochradioaktives Material in mehrere Richtungen verbreitete – wurde zu einer der schlimmsten Nuklearkatastrophen aller Zeiten.
Mehr als ein Jahrzehnt später sind die Aufräumarbeiten immer noch im Gange. Letzten Monat hat die japanische Regierung ein Testverfahren eingeleitet Entfernen Sie radioaktive Rückstände in und um die Anlage – ein wichtiger Schritt im Stilllegungsprozess der Anlage, der voraussichtlich bis 2051 abgeschlossen sein wird.
Ein bahnbrechendes Startup aus Japan, Ookuma Diamond Device (ODD)spielt in diesem Prozess eine faszinierende Rolle, und zwar durch Diamantsplitter, die zur Entfernung radioaktiver Trümmer eingesetzt werden, und durch durch Diamantsplitter angetriebene Verstärker. Und jetzt hat das Unternehmen 4 Milliarden Yen, was etwa 27 Millionen US-Dollar entspricht, aufgebracht, um im nahegelegenen Ookuma, ebenfalls in Fukushima, die weltweit erste Produktionsanlage für Diamanthalbleiter zu bauen.
ODD plant, die Fabrik im Januar 2025 zu bauen und bis zum Sommer 2026 in Betrieb zu nehmen.
Warum Diamantsplitter anstelle herkömmlicher Halbleiter auf Siliziumbasis verwenden?
Diamant ist als bekannt Halbleitermaterial mit großer Bandlücke (WBG). – andere schließen ein SiC (Siliziumkarbid) und GaN (Galliumnitrid). WBG-Materialien gelten als eine bessere Energieumwandlungseffizienz und ein außergewöhnliches Wärmemanagement.
Im Gegensatz zu siliziumbasierten CPUs, GPUs und NPUs verfügen die diamantbasierten Chips jedoch nicht über eine Schaltkreisstruktur. Diamanthalbleiter wirken eher wie leistungsstarke Steuergeräte als wie kleine Stromquellen, sagte Ken Nishimura, Partner von Cocal Capital, gegenüber Tech. Er sagte, dass der Diamanthalbleiter in größeren Anlagen wie Kernkraftwerken eingesetzt werden werde, die extrem hohe Temperaturen und Strahlungswerte erfordern, denen Chips auf Siliziumbasis nicht standhalten könnten.
Diamant-Halbleiterverstärker, die bei Temperaturen unter 300 °C betrieben werden, wurden mithilfe der Einrichtungen des National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) und der Hokkaido-Universität erfolgreich als Prototypen entwickelt.
„Die von uns entwickelten Diamanthalbleiter unterscheiden sich aufgrund ihrer überlegenen Materialeigenschaften grundlegend von herkömmlichen Chips auf Siliziumbasis“, sagte Yuhei Nagai, CFO von Ookuma Diamond Device, in einem exklusiven Interview mit Tech. Im Vergleich zu anderen fortschrittlichen Halbleitern wie SiC und GaN bieten Diamanthalbleiter eine überlegene Leistungsumwandlungseffizienz und ein verbessertes Wärmemanagement für Technologien der nächsten Generation wie 6G, Raumfahrt, Verteidigung und Nukleartechnik, fuhr er fort.
Bemerkenswert ist auch, dass Diamantsplitter aus Methangas hergestellt werden können, was möglicherweise eine vollständige Produktion in Japan ermöglicht. Dies steht im Gegensatz zu GaN, das auf die Beschaffung von Materialien angewiesen ist, die stark von China kontrolliert werden.
Der Schwerpunkt von ODD liegt auf der Entwicklung „reiner Diamanthalbleiter“ und nicht auf GaN-Halbleitern auf einem Diamantsubstrat, sagte Nagai. Die Marktgröße für Diamantmaterialien, die in Chips verwendet werden, wird voraussichtlich bis 2032 auf 10 Milliarden US-Dollar anwachsen, gegenüber 113,7 Millionen US-Dollar im Jahr 2023. laut einem aktuellen Bericht.
Das Startup, ein Spin-out des japanischen National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) und die Hokkaido-Universität wurden 2021 speziell gegründet, um bei der Stilllegung des Kernkraftwerks Fukushima Daiichi zu helfen.
Zwei Mitbegründer, Dr. Junichi Kaneko und Dr. Hitoshi Umezawa, erforschen seit über 20 Jahren Diamantsplitter. Ihre Arbeit rückte nach der Katastrophe ins Rampenlicht, was mehr Ressourcen für Forschung und Entwicklung bedeutete und die Gründung des Startups anspornte. ODD baute 2021 den weltweit ersten praktischen Diamantchip.
Die Sprünge zwischen Theorie, Chip und Endprodukt sind immer noch erheblich. Die beiden Mitbegründer leiten auch das umfassendere nationale Projekt der japanischen Regierung, ein tatsächliches Produkt herzustellen, das radioaktive Trümmer von Naturkatastrophen entfernen könnte.
„Der [ODD’s] Prototypen stellen eine weltweit einzigartige Errungenschaft dar – niemand sonst war bisher in der Lage, funktionierende Diamant-Halbleiterverstärker zu entwickeln“, sagte Nagai.
Eine Handvoll globaler Unternehmen entwickeln ebenfalls Diamanthalbleiter, darunter Diamfab in Frankreich. Element Six in Großbritannienund ALMT in Japan, eine Tochtergesellschaft von Sumitomo Electric Industries.
ODD zeichnet sich dadurch aus, dass es den Anspruch erhebt, das einzige Unternehmen zu sein, das über umfassendes Fachwissen vom Substrat bis zur Verpackung verfügt und so den weltweiten Prototyp eines Diamant-Halbleiterverstärkers ermöglicht.
ODD spreche auch mit mehr als 10 potenziellen Kunden weltweit in der Kernkraftwerks-, Luft- und Raumfahrt- und Telekommunikationsbranche, sagte Nagai – ein Bereich, der diese Woche verstärkt in den Fokus geriet, nachdem bekannt wurde, dass Google einen Vertrag unterzeichnet hat, um an der Stromversorgung von Rechenzentren mit Kernenergie zu arbeiten Leistung.
Die Partner von Globis Capital leiteten die jüngste Finanzierung, die die Gesamteinnahmen seit ihrer Gründung auf etwa 45 Millionen US-Dollar (6,7 Milliarden Yen) erhöht, unter Beteiligung von Coral Capital, aSTART, Green Co-Invest Investment, Japan Post Bank Spiral Regional Innovation Fund und Mitsui Sumitomo Versicherungs-Risikokapital, unter anderem SMBC Venture Capital.
Das Startup, das derzeit 27 Mitarbeiter beschäftigt, hat außerdem rund 15 Millionen US-Dollar an staatlichen Zuschüssen vom Kabinettsamt, METI, MIC, ATLA und der Reconstruction Agency erhalten.