麻省理工学院（MIT）的一个研究小组开发出了一种超导二极管器件（低温超导器件），他们说这种器件将提高电子产品的能源和热效率，相关研究已经发表在了《Physical Review Letters》的在线期刊上。

麻省理工学院设计的超导二极管（一种开关器件）仍处于设计初期。然而，即便如此，该论文的主要作者Jagadeesh Moodera等人表示，在承载电流（和防止损耗）方面，该二极管的效率已经是以前的二极管架构的两倍，并且有足够的设计空间来改善其特性。

它将彻底改变芯片，甚至可能影响量子计算。事实上，这一发展是一个偶然的发现，因为MIT的研究团队研究了拓扑量子比特的构建块之一的“马约拉纳费米子” (/maɪəˈrɑːnə ˈfɛərmiːɒn/)，这是一种尚未得到证实的量子比特设计。该研究团队很快意识到他们受马约拉纳费米子启发的超导二极管工作可以很容易地转移到经典（即非量子）电路领域。

二极管是任何芯片的关键基础部分，也是电路设计不可或缺的一部分。虽然晶体管用于将输入信号从低电阻电路放大到芯片内的高电阻电路，而二极管通常负责将交流电（AC）转换为直流电（DC）。而且二极管还具有在一个方向上单向传导电流的特性，它们的单向特性是通过两种类型的电荷载流子（电子和空穴）的导电行为的差异来实现的。这使得它们在电子产品中具有广泛的应用。

由于芯片设计受到电损耗产生的热量的强烈限制（这是一个瓶颈，晶体管设计和以有限的方式处理这些问题的新冷却技术越来越复杂），所以无损二极管在改善计算和热效率方面的好处不应被低估。

超导二极管也可用于传感器和其他设备。但是由于超电流只有一种类型的载流子——所谓的库珀对中的电子——实现超导二极管更加困难。2020 年，研究人员在由层状材料制成的超导器件中展示了二极管效应，该器件需要精确堆叠、强自旋-轨道耦合和独特形式的库珀配对。现在，MIT研究团队所研发的超导二极管，不仅更有效，设计也更简单。

该团队的二极管设计由一条铌或钒的细条组成。与大多数单元素超导体不同，铌和钒都是II型超导体，这意味着施加的适当强度的磁场会诱发超电流涡旋的形成，这些漩涡都以相同的意义旋转。Moodera及其同事施加了垂直于其设备表面的这种场，在条带内引起涡流，以及沿着条带边缘的超电流（称为迈斯纳电流）。从上面看，一个边沿电流向右流动（在“向前”方向），另一个向左流动（在“反向”方向）。然后，研究人员在条带的末端发送外部电流 - 正向和反向 - 并测量每种情况下的净电流。

MIT的研究小组表明，二极管器件边缘之间的微小差异可以优化（通过添加锯齿状边缘或应用其他变形）。这就是为什么设计仍然有待优化的原因：可能的设计变化量是巨大的，只有还有很多时间来找到最好的非对称配置。

至关重要的是，该团队表示其超导二极管坚固耐用，能够在很宽的温度范围内工作，同时可能为新技术和设计打开大门。工程师们表示，这些二极管的设计简单且兼容，易于扩展到数百万个二极管可以在单个硅晶圆上生产。


两种二极管芯片工艺

TVS二极管质量的好坏取决于芯片工艺。目前，行业内使用的TVS二极管芯片工艺主要有两种：玻璃钝化（GPP）和酸洗（OJ）。

从上图中可以看出，玻璃钝化（GPP）和酸洗（OJ）芯片工艺最大不同的地方，就是在P-N结的保护上。

TVS二极管的GPP工艺结构，其芯片P-N结是在钝化玻璃的保护之下。玻璃是将玻璃粉采用800度左右的烧结熔化，冷却后形成玻璃层。这玻璃层和芯片熔为一体，无法用机械的方法分开。

而TVS二极管的OJ工艺结构，其芯片P-N结是在涂胶的保护之下。采用涂胶保护结，然后在200度左右温度进行固化，保护P-N结获得电压。OJ的保护胶仅仅是覆盖在P-N结的表面。

玻璃钝化（GPP）和酸洗（OJ）芯片工艺由于结构的不同，当有外力产生时，冷热冲击，OJ工艺结构的TVS二极管，由于保护胶和硅片不贴合，会产生漏气，导致器件出现一定比率的失效。GPP工艺结构的TVS二极管，可靠性很高，在150度的HTRB时，表现仍然很出色；而OJ工艺的产品仅仅能够承受100度左右的HTRB。


中国二极管芯片行业市场现状及竞争格局

中国二极管芯片行业的市场现状相当复杂，产品结构复杂，技术水平落后，竞争格局混乱，以及市场细分和空间有限等多重因素所造成的影响。

从行业规模看，中国二极管芯片行业的总体规模较大，全国二极管芯片产量达到520亿片，产值达到2420亿元，占全球二极管芯片市场的比重达到全球的30%以上。中国的二极管芯片行业经历了一个快速发展的历程，其中许多企业开始从技术到市场营销都有了很大的发展，但同时也存在许多问题，比如价值链的断裂以及产品质量的不稳定等等。

从竞争格局看，中国的二极管芯片行业的竞争格局相当复杂，其中以国营企业为主，有许多国内外企业也参与了这一竞争，形成了一个多元化的竞争格局。国营企业的优势在于规模、技术、资金等方面，而外资企业则在于市场营销、产品创新、技术创新等方面，形成了一种竞争性的格局。

从市场细分看，中国二极管芯片行业存在着许多细分市场，涉及到计算机、通讯、家用电器、车载电子、安防电子、电池等行业。计算机、通讯和家用电器行业是中国二极管芯片行业的主要消费者，消费量占比最大，车载电子、安防电子和电池行业都是较新兴的行业，虽然消费量不大，但发展潜力很大。

中国二极管芯片行业存在着空间有限的问题，其中主要体现在技术水平和产品质量上，中国二极管芯片行业的技术水平和产品质量不能够跟上国际上的先进水平，因此面临着很大的挑战。

根据市场调研在线发布的2023-2029年中国二极管芯片行业市场现状调研及发展趋向分析报告分析，竞争格局混乱，市场细分空间有限，技术水平和产品质量也存在一定的差距，中国的二极管芯片企业应当重视技术创新和市场营销，以提高自身的竞争力。