关注新材料新领域新赛道打造金刚石半导体产业发展新动能

文/万煊 吕燎宇

将传统金刚石产业与其他产业相融合，开拓全新赛道，加快金刚石半导体产业布局, 打造超硬材料产业新高地

金刚石被誉为现代工业的“牙齿”，也有“材料之王”的美称，上到芯片加工尖端技术和国防领域，下到汽车零部件加工制造业，均离不开它。金刚石半导体是指将金刚石用作半导体材料的技术和产物。由于金刚石具有极高的热导率、电绝缘性、硬度和化学稳定性，金刚石半导体可用于制造高功率、高频率和高温环境下工作的电子器件，如微波器件、功率放大器和高速晶体管等。“十四五”规划中金刚石作为第四代半导体的原材料，是战略性新兴产业的代表。在此背景下，浙江应积极推进金刚石产业转型升级，加快金刚石半导体产业化布局，打造超硬材料产业新高地，实现换道超车。

我国金刚石半导体产业化情况

我国的人造金刚石产量为世界第一，并且其中超过八成产自河南，因此在金刚石相关行业领域，河南一直拥有长期积累优势。经过五十多年的发展，河南实现了由我国超硬材料的研究开发中心向超硬材料及制品的研究开发与产业化基地转型，初步形成了一个以超硬材料为先导、制品为核心、原辅材料和专用设备仪器为基础、公共技术服务体系为支撑、产业群体比较集中和相对完善的特色高技术产业链，成为我国超硬材料大省。目前，河南在金刚石半导体产业发展方面已经具有领军优势，拥有四方达、黄河旋风、力量钻石等一批金刚石产业的金字塔尖企业，举办了全球第一届金刚石半导体大会。

但是，整体上国内金刚石发展大而不强，在高端装备、电子级材料等众多领域处于落后地位，中国金刚石产业主要集中在中低端应用市场，珠宝领域的人造钻石市场在国内蓬勃发展。在CVD金刚石研究领域，从专利分布看，美国、欧洲、日本的研究处于领先地位，我国发展相对缓慢，原创性研究偏少。

浙江金刚石半导体产业化概况

（一）优势分析

金刚石半导体对技术、工艺、材料都具有极高要求，浙江在金刚石产业发展方面暂不处于强势地位，但是仍具有较大的发展空间。

科技创新成果不断。例如浙江晶盛机电股份有限公司旗下在虞子公司晶信绿钻研发团队成功完成10克拉级人造钻石的培育，这标志着晶盛机电在进军大尺寸人造金刚石产业化进程中，取得了关键核心技术的重要突破；浙江工业大学材料科学与工程学院胡晓君教授团队研究成果“Diamond formation mechanism in chemical vapor deposition”于2022年4月13日被美国国家科学院院刊《PNAS》在线报道。

重点企业实力强劲。浙江本土的金刚石产业和半导体产业均有行业领军企业，宁波晶钻科技是国内最早专业从事CVD金刚石工业化生产的企业，其自主研发的CVD装备已迭代至第10代，CVD大单晶金刚石产量占据全球总产量四分之一的市场份额；杭州鑫磊集团在甘肃东乡县启动大尺寸集成电路金刚石基片生产基地项目，规划总投资15亿元，前期计划购置200套第四代半导体的研发、生产、检测、分析、测试设备。项目投产后，产能约9万片/年，预计完成销售额9亿元。

科创平台持续壮大。浙江目前在金刚石材料研发领域主要有莫干山金刚石研究中心、浙江工业大学—唐合科技金刚石联合研究院等研究机构，半导体研发领域则主要有浙大杭州科创中心先进半导体研究院、浙江清华长三角研究院半导体应用技术研究所、浙江省求是半导体高端装备制造企业高新技术研究开发中心等研究机构。

产业项目投资规模庞大。近年来，浙江企业在半导体产业加大力度布局，进行了大范围大规模的投资。浙江旺荣半导体有限公司在丽水经济技术开发区投资建设8英寸功率器件项目，总投资50亿元，分两期建设，达产后将实现年产72万片8英寸功率器件芯片，年产值60亿元。浙江大和半导体产业园三期建设项目总投资近20亿元，由浙江盾源聚芯半导体科技有限公司和浙江富乐德半导体材料科技有限公司投资建设，项目全部满产后，浙江大和半导体产业园将实现年产值近50亿元。

（二）劣势分析

浙江在金刚石半导体产业化过程中主要受到原材料、技术、平台等方面制约，因此存在相应的劣势。

缺乏金刚石高质量原材料。供给问题十分明显，纯度高的天然金刚石供不应求，而人造金刚石又会因为工艺问题，不适合制造半导体，国内金刚石产地产量前四位分别是辽宁、山东、湖南、江苏四省，浙江本土缺乏天然金刚石矿床，所以金刚石原材料主要依靠进口，导致产品价格高企。

缺乏金刚石行业顶尖企业。国内金刚石行业的龙头企业大多在河南，浙江真正能够进入金字塔高端、具有集群带动性的本土龙头企业依然较少，缺乏具有科技实力与超大规模的行业领军企业，无法带头构建产业生态。

缺乏产业集聚。由于资源缺乏、头部企业缺失、产业园缺少等原因，导致浙江金刚石的产业集聚效应不足，对于产业的半导体化升级缺乏底部支撑。

对策建议

传统的金刚石大多使用于超硬材料市场与培育钻石市场，但这些市场规模仅为百亿级别，而半导体则是万亿级别的超大规模市场。为了发展第四代半导体新材料，需要将传统金刚石产业与其他产业相融合，开拓全新赛道，加快金刚石半导体产业布局。

积极加快技术研发。针对当前世界范围内金刚石半导体尚处于技术研发阶段的现状，一是加快关键共性技术攻关，针对金刚石半导体产业化所需的金刚石晶体培育方法、大尺寸晶圆制作工艺等目前亟需的关键技术，进行研发攻关；二是加快形成研发合力，对于金刚石在半导体领域的技术研究，需要金刚石和半导体有关研发部门积极配合，共同研发第四代半导体，实现重大科技项目攻关，加快科技成果转化和产业化；三是加快国际化专家智库团队建设，以浙江大学的专家团队为依托，邀请金刚石、材料学、半导体、集成电路等方面的国内外知名专家学者加入，进行金刚石半导体的研发和智库讨论。

积极提供政策支持。主要从资金、项目、产业空间等方面进行政策支持。一是提供产业基金政策，对在金刚石半导体领域实现产业化或技术突破的企业，给予产业化资金奖励或研发资金奖励，畅通融资渠道，提高土地供给，加快新材料创新成果转化和产业化；二是提供政策性贷款，加快金刚石半导体重大项目落地，推动国家制造业转型升级基金对项目责任企业的投资，缓解企业资金链紧张问题；三是提供人才引培政策，对于金刚石半导体有关的技术人才，提供生活保障、项目奖励、职称评聘等方面的专项政策支持。

积极创建新型支撑平台。从科研、制造和企业服务等方面，为金刚石半导体产业的发展提供平台支撑。一是建立科技创新平台，加快建设新型实验室，为金刚石半导体技术研发提供平台，深度参与金刚石半导体产业化进程，条件成熟时申请建立国家工程研究中心、国家工程实验室、国家重点实验室；二是建立产业发展平台，大力建设新型金刚石半导体产业园，帮助企业孵化、重大项目落地投产、产业配套设施安置，加快形成产业集聚；三是建立公共服务平台，主要提供创业辅导、技术支持、市场开拓、政策咨询等服务，引导产融对接、产需对接。

积极开展企业梯度培养。实现强链，在金刚石半导体产业链上下游培育不同分工或实现跨领域融合的龙头领军企业，依靠这些金字塔尖的企业形成产业联盟，维护产业生态；实现补链，支持中小企业发展，加快新型科技企业孵化，创建公共服务体系；支持企业申报国家、省级相关技术专项和示范工程，积极参与专精特新、单项冠军、瞪羚、雄鹰等企业资格资质评定。

积极构建高能级产业生态圈。以“政府+科创平台+产业园+龙头企业”的形式开辟金刚石产业的半导体新材料细分赛道，提前进行“1+11”金刚石半导体产业布局，全力打造全产业链新型半导体产业集聚区，形成以浙江为原点辐射长三角地区的大市场和产业链，引育高端人才、孵化新型企业、引进先进科技、建设新型产业平台，加强金刚石半导体与其它产业的深度融合，为传统半导体所涉及的芯片、光伏、汽车、军工等产业赋能增效。