从156克拉到247克拉跨越式突破,中国高温高压技术真能实现半导体材料领域的弯道超车?
中国高温高压(HPHT)技术通过培育出247.82克拉的超大颗粒单晶金刚石,确实为半导体材料领域的“弯道超车”提供了核心支撑,特别是在芯片散热和金刚石籽晶制备等关键环节。
一、从156克拉到247克拉的跨越式突破
1. 突破事实
力量钻石于2026年成功培育出247.82克拉的大颗粒单晶金刚石,尺寸达45mm×43mm,接近2英寸标准尺寸。
这一成果相较于2025年10月该公司创下的156.47克拉世界纪录,实现了量级跨越式提升。
该钻石已通过国际宝石研究院(IGI)鉴定,为目前已知全球最大的培育钻石单晶。
2. 技术路径
采用自主研发的大腔体六面顶液压机,在实验室精准模拟地下高温高压环境。
设备腔体从传统0.8米直径扩大至接近1米,并实现温度、压力的智能化精准控制。
高温高压法制备的金刚石单晶晶格缺陷极低,是全球公认的最优籽晶原材料。
二、高温高压技术如何实现半导体材料“弯道超车”
1. 芯片散热领域的突破
金刚石热导率突破2000 W/(m·K),是铜的5倍以上,是高端芯片散热的终极选择。
力量钻石是国内唯一进入英伟达GPU散热正式认证体系的金刚石企业,已进入HGX模组BOM清单并实现稳定批量供货。
“金刚石—碳化硅复合材料”热导率突破700W/(m·K),且热膨胀系数与硅衬底高度匹配,解决了材料脱层难题。
2. 大尺寸金刚石籽晶制备的突破
247.82克拉单晶通过外延生长技术可突破2英寸籽晶制备,为大尺寸金刚石功能材料规模化生产奠定核心基础。
大尺寸金刚石籽晶技术长期由国外公司把控并对中国实施出口管控,本次突破有望依托中国特有的高温高压技术提供更优质的籽晶制备方案。
中南钻石也已突破“15mm×15mm以上功能性金刚石单晶片稳定量产”技术,在产业化规模上实现对欧美日的弯道超车。
3. 芯片加工关键耗材的突破
芯片制造所需的特种八面体金刚石(作为切割和抛光硅片的“工业牙齿”)长期被国外垄断。
中国企业经过3万小时持续试验、数百次工艺迭代,实现批量生产,将晶圆切割精度提升至0.1微米。
该项目荣获国家科技进步奖二等奖,补上了芯片产业链的超硬芯材短板。
三、产业基础与全球影响
1. 产能与成本优势
中国金刚石单晶产能占全球95%,河南生产全球70%的培育钻石。
1克拉培育钻石价格仅为同等品质天然钻石的1/3到1/10。
培育钻石原石价格已连续上涨两个季度,需求持续增长。
2. 产业集群效应
河南柘城县形成“1家链主企业+50家配套企业”的完整生态,建成全流程无人化“黑灯工厂”。
河南省已出台超硬材料产业链“1+5”行动方案,成立超硬材料协会和产业技术研究院,组建中国金刚石集团。 (以上内容均由AI生成)