Pocos días después de lograr una primicia mundial en conmutación con semiconductores de diamante, la misma startup japonesa alcanzó otro hito: demostrar que su chip de diamante puede convertir energía de verdad dentro de un circuito real. El "semiconductor definitivo" sube hacia el uso práctico un escalón cada vez.

Del dispositivo al circuito: el MOSFET de diamante sube de nivel

El 18 de marzo de 2026, la startup con sede en Tokio Power Diamond Systems (PDS) anunció un nuevo avance. La empresa fabricó un convertidor DC-DC reductor de rectificación asíncrona utilizando un MOSFET de diamante y demostró con éxito la operación de conmutación continua con conversión de energía real, una primicia mundial para dispositivos basados en diamante.

Solo seis días antes, el 12 de marzo, la misma empresa había logrado la primera conmutación de 200V/1A del mundo con un MOSFET de diamante. Aquel dispositivo empleaba una estructura de placa de campo para suprimir la concentración del campo eléctrico en el borde de puerta, combinando en un solo elemento 550V de tensión de ruptura y 0,8A de corriente de drenador; el artículo fue aceptado por Applied Physics Express el 24 de febrero de 2026. Lo que demostró fue capacidad bruta: cuánta tensión y corriente aguantaba el transistor por sí solo.

Esta vez PDS fue más allá e integró ese MOSFET en un circuito real de conversión de energía para ver si podía convertir potencia eléctrica. La tensión de salida siguió con precisión al ciclo de trabajo, confirmando una operación estable del convertidor. La conmutación de alta velocidad ya se había demostrado en MOSFET de diamante; la conmutación continua, el modo que exigen los equipos reales de electrónica de potencia, no estaba suficientemente verificada. Ese hueco queda cerrado.

Por qué "funcionar en un circuito" es tan importante

El desarrollo de dispositivos semiconductores sigue una progresión. Primero, los investigadores estudian las propiedades del material. Luego construyen un dispositivo y miden sus características (pruebas estáticas). Después vienen las pruebas de conmutación para evaluar la velocidad de encendido y apagado y cuánta energía se pierde (pruebas dinámicas). Más allá de eso está el paso crucial de integrar el dispositivo en un circuito real de conversión de energía.

Un convertidor DC-DC es un dispositivo que transforma corriente continua de un nivel de voltaje a otro. Se encuentran en prácticamente todos los dispositivos electrónicos modernos, desde cargadores de teléfonos inteligentes hasta trenes de potencia de vehículos eléctricos. El tipo que PDS construyó, un convertidor reductor de rectificación asíncrona, es una de las topologías más básicas que existen: coges una tensión alta y entregas una más baja.

Si el resultado anterior era una prueba de aptitud física para un atleta, la demostración del convertidor DC-DC se parece más a marcar en un partido de verdad. El dispositivo trabajó dentro de un circuito, no sobre una estación de puntas.

Por qué el diamante se llama el semiconductor "definitivo"

El atractivo del diamante como material semiconductor proviene de propiedades físicas que superan dramáticamente a los materiales líderes actuales, el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN).

Su resistencia a la ruptura dieléctrica es aproximadamente 30 veces la del silicio, lo que significa que los dispositivos de diamante pueden manejar voltajes mucho más altos mientras permanecen físicamente compactos. Su conductividad térmica es la más alta de cualquier material conocido, ofreciendo una solución fundamental a los desafíos de gestión de calor que afectan a los semiconductores de potencia. Y su brecha de banda de unos 5,5 eV, frente a los 3,2 a 3,4 eV de SiC y GaN, permite operar de forma estable a temperaturas extremas y en entornos con alta radiación.

En teoría, el diamante puede ofrecer una eficiencia de conversión y una miniaturización varios pasos por delante de SiC y GaN. El problema de ingeniería es lograr a la vez alta tensión de ruptura y baja resistencia en conducción.

Hitos en rápida sucesión: cronología de PDS

PDS se fundó en agosto de 2022 como spinoff de la Universidad de Waseda, sobre más de dos décadas de investigación de Hiroshi Kawarada, profesor emérito de la Facultad de Ciencia e Ingeniería de Waseda, y su equipo. En tres años y medio los resultados se han acumulado:

  • 2023: Desarrollo de un MOSFET de diamante normalmente apagado con estructura de terminación de óxido de silicio
  • Diciembre 2025: Demostración en vivo de operación del MOSFET de diamante en SEMICON Japan 2025
  • 12 de marzo de 2026: Primera conmutación de 200V/1A del mundo con un MOSFET de diamante de 550V/0.8A
  • 18 de marzo de 2026: Primera conversión de energía del mundo en un convertidor DC-DC con MOSFET de diamante ← este artículo
  • Abril de 2026: Desarrollo de un interruptor bidireccional monolítico de diamante, que eleva la tensión de ruptura y reduce la resistencia en conducción a menos de una décima parte frente a los diseños convencionales de conducción en volumen

En adelante, PDS planea más caracterización de dispositivos junto con diseño de circuitos y evaluación de sistemas orientados a aplicaciones concretas. La empresa colabora además con la JAXA para obtener datos de base sobre MOSFET de potencia para naves espaciales. El CEO Tatsuya Fujishima apunta al despliegue práctico en la década de 2030 y describe el periodo de 2026 a 2030 como cinco años para asentar los cimientos, mientras busca socios en aplicaciones como los vehículos eléctricos y las estaciones base.

El ecosistema de semiconductores de diamante de Japón en movimiento

El logro de PDS no existe de forma aislada. Japón está avanzando la tecnología de semiconductores de diamante en múltiples frentes simultáneamente.

Honda y AIST demostraron conmutación de alta velocidad a nivel de amperios con un MOSFET de diamante tipo p en 2025. NIMS desarrolló el primer MOSFET de diamante tipo n del mundo en 2024. AIST y EDP Corporation también desarrollaron tecnología de obleas compuestas de diamante/silicio de gran área.

En el lado industrial, Okuma Diamond Device, en la prefectura de Fukushima, construye la primera fábrica de producción en masa de semiconductores de diamante del mundo, prevista para arrancar durante el año fiscal 2026. En sustratos, Orbray ha establecido la tecnología de producción de diamante monocristalino de 3 pulgadas en alianza con la británica Element Six, y la producción en masa de obleas de 2 pulgadas está en fase final de preparación.

Para el trasfondo sobre los fundamentos del semiconductor de diamante, su comparación con SiC y GaN y por qué Japón lidera este campo, puedes consultar nuestra pieza anterior sobre el resultado de conmutación de 200V/1A.

Los semiconductores de diamante en Japón están haciendo la transición constante de "tema de investigación" a "realidad industrial". En tu país, ¿los semiconductores de diamante están en el radar de alguien? ¿Qué expectativas tienes sobre los materiales semiconductores de potencia de próxima generación? Nos encantaría conocer tu perspectiva.

Referencias