Em 2011, o mundo prendeu a respiração após a usina nuclear de Fukushima Daiichi no Japão sofrer uma falha em seus sistemas de resfriamento, após o país ser atingido por um terremoto de magnitude 9,0 e um tsunami. A preocupação não era infundada: a fusão resultante — que espalhou material altamente radioativo em múltiplas direções — se tornou um dos piores desastres nucleares da história.
Mais de uma década depois, a limpeza ainda está em andamento. No mês passado, o governo japonês iniciou um procedimento de teste para remover detritos radioativos dentro e ao redor da usina — um passo significativo no processo de descomissionamento da usina, que deve ser concluído até 2051.
Uma startup inovadora do Japão, Ookuma Diamond Device (ODD), está desempenhando um papel fascinante no processo, através de chips de diamante que estão sendo usados em esforços para remover detritos radioativos, por meio de amplificadores alimentados por chips de diamante. E agora, ela arrecadou 4 bilhões de ienes, equivalente a aproximadamente US$ 27 milhões, para construir a primeira instalação de fabricação de semicondutores de diamante do mundo em Ookuma, também em Fukushima.
Os planos da ODD são construir a fábrica em janeiro de 2025 e tê-la em funcionamento até o verão de 2026.
Por que usar chips de diamante em vez de semicondutores baseados em silício tradicionais?
O diamante é conhecido como um material semicondutor de banda larga (WBG) — outros incluem SiC (carbeto de silício) e GaN (nitreto de gálio). Os materiais WBG são considerados ter melhor eficiência de conversão de energia e gerenciamento térmico excepcional.
Ao contrário de CPUs, GPUs e NPUs baseadas em silício, os chips baseados em diamante não têm uma estrutura de circuito. Semicondutores de diamante atuam mais como dispositivos de controle poderosos do que pequenas fontes de eletricidade, disse Ken Nishimura, parceiro da Cocal Capital, ao TechCrunch. Ele afirmou que o semicondutor de diamante será usado em instalações maiores, como usinas nucleares, que requerem temperaturas extremamente altas e níveis de radiação, os quais chips baseados em silício não conseguem suportar.
Amplificadores semicondutores de diamante operando abaixo de 300°C foram prototipados com sucesso usando as instalações do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada (AIST) e da Universidade de Hokkaido.
“Os semicondutores de diamante, que desenvolvemos, são fundamentalmente diferentes dos chips tradicionais baseados em silício devido às suas propriedades materiais superiores”, disse Yuhei Nagai, CFO da Ookuma Diamond Device, em uma entrevista exclusiva ao TechCrunch. Comparado a outros semicondutores avançados como SiC e GaN, os semicondutores de diamante proporcionam eficiência de conversão de energia superior e melhor gerenciamento térmico para tecnologias de próxima geração, como 6G, espaço, defesa e nuclear, continuou ele.
É também notável que chips de diamante podem ser feitos de gás metano, potencialmente permitindo produção total no Japão. Isso contrasta com o GaN, que depende da obtenção de materiais fortemente controlados pela China.
O foco da ODD é desenvolver “semicondutores de diamante puros”, em vez de semicondutores GaN em um substrato de diamante, disse Nagai. O tamanho do mercado para materiais de diamante usados em chips deve crescer para US$ 10 bilhões até 2032, em comparação com US$ 113,7 milhões em 2023, segundo um relatório recente.
A startup, uma derivação do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada (AIST) e da Universidade de Hokkaido, foi especificamente fundada em 2021 para ajudar com o descomissionamento da Usina Nuclear de Fukushima Daiichi.
Dois cofundadores, Dr. Junichi Kaneko e Dr. Hitoshi Umezawa, pesquisaram chips de diamante por mais de 20 anos. Eles viram seu trabalho ganhar destaque após o desastre, o que significou mais recursos para P&D e impulsionou a fundação da startup. A ODD construiu o primeiro chip de diamante prático do mundo em 2021.
Os saltos entre teoria, chip e produto final ainda são significativos. Os dois cofundadores também estão liderando o projeto nacional mais amplo do governo japonês para criar um produto real que poderia remover detritos radioativos de desastres naturais.
“Os protótipos da ODD representam uma conquista mundial — ninguém mais conseguiu desenvolver amplificadores semicondutores de diamante funcionais até este ponto”, disse Nagai.
Um punhado de empresas globais também está desenvolvendo semicondutores de diamante, incluindo a Diamfab na França, a Element Six no Reino Unido e a A.L.M.T. no Japão, uma subsidiária da Sumitomo Electric Industries.
A ODD se diferencia ao afirmar ser a única com expertise de ponta a ponta, desde o substrato até a embalagem, permitindo o protótipo mundial de um amplificador semicondutor de diamante.
A ODD também está conversando com mais de 10 potenciais clientes em todo o mundo nas indústrias de usinas nucleares, aeroespacial e telecomunicações, disse Nagai — uma área que esta semana recebeu um foco aumentado após a revelação de que o Google assinou um contrato para trabalhar na alimentação de data centers com energia nuclear.
Os parceiros de capital da Globis lideraram o financiamento recente, que eleva o total arrecadado para aproximadamente US$ 45 milhões (6,7 bilhões de ienes) desde sua criação, com a participação de Coral Capital, aSTART, Green Co-Invest Investment, o Fundo de Inovação Regional do Banco Postal do Japão, capital de risco da Mitsui Sumitomo Insurance, SMBC Venture Capital, entre outros.
A startup, que atualmente tem 27 funcionários, também recebeu cerca de US$ 15 milhões em subsídios do governo do Gabinete, METI, MIC, ATLA e da Agência de Reconstrução.