關注新材料新領域新賽道打造金剛石半導體產業發展新動能

文/萬煊 呂燎宇

將傳統金剛石產業與其他產業相融合，開拓全新賽道，加快金剛石半導體產業布局, 打造超硬材料產業新高地

金剛石被譽為現代工業的“牙齒”，也有“材料之王”的美稱，上到芯片加工尖端技術和國防領域，下到汽車零部件加工制造業，均離不開它。金剛石半導體是指將金剛石用作半導體材料的技術和產物。由于金剛石具有極高的熱導率、電絕緣性、硬度和化學穩定性，金剛石半導體可用于制造高功率、高頻率和高溫環境下工作的電子器件，如微波器件、功率放大器和高速晶體管等。“十四五”規劃中金剛石作為第四代半導體的原材料，是戰略性新興產業的代表。在此背景下，浙江應積極推進金剛石產業轉型升級，加快金剛石半導體產業化布局，打造超硬材料產業新高地，實現換道超車。

我國金剛石半導體產業化情況

我國的人造金剛石產量為世界第一，并且其中超過八成產自河南，因此在金剛石相關行業領域，河南一直擁有長期積累優勢。經過五十多年的發展，河南實現了由我國超硬材料的研究開發中心向超硬材料及制品的研究開發與產業化基地轉型，初步形成了一個以超硬材料為先導、制品為核心、原輔材料和專用設備儀器為基礎、公共技術服務體系為支撐、產業群體比較集中和相對完善的特色高技術產業鏈，成為我國超硬材料大省。目前，河南在金剛石半導體產業發展方面已經具有領軍優勢，擁有四方達、黃河旋風、力量鉆石等一批金剛石產業的金字塔尖企業，舉辦了全球第一屆金剛石半導體大會。

但是，整體上國內金剛石發展大而不強，在高端裝備、電子級材料等眾多領域處于落后地位，中國金剛石產業主要集中在中低端應用市場，珠寶領域的人造鉆石市場在國內蓬勃發展。在CVD金剛石研究領域，從專利分布看，美國、歐洲、日本的研究處于領先地位，我國發展相對緩慢，原創性研究偏少。

浙江金剛石半導體產業化概況

（一）優勢分析

金剛石半導體對技術、工藝、材料都具有極高要求，浙江在金剛石產業發展方面暫不處于強勢地位，但是仍具有較大的發展空間。

科技創新成果不斷。例如浙江晶盛機電股份有限公司旗下在虞子公司晶信綠鉆研發團隊成功完成10克拉級人造鉆石的培育，這標志著晶盛機電在進軍大尺寸人造金剛石產業化進程中，取得了關鍵核心技術的重要突破；浙江工業大學材料科學與工程學院胡曉君教授團隊研究成果“Diamond formation mechanism in chemical vapor deposition”于2022年4月13日被美國國家科學院院刊《PNAS》在線報道。

重點企業實力強勁。浙江本土的金剛石產業和半導體產業均有行業領軍企業，寧波晶鉆科技是國內最早專業從事CVD金剛石工業化生產的企業，其自主研發的CVD裝備已迭代至第10代，CVD大單晶金剛石產量占據全球總產量四分之一的市場份額；杭州鑫磊集團在甘肅東鄉縣啟動大尺寸集成電路金剛石基片生產基地項目，規劃總投資15億元，前期計劃購置200套第四代半導體的研發、生產、檢測、分析、測試設備。項目投產后，產能約9萬片/年，預計完成銷售額9億元。

科創平臺持續壯大。浙江目前在金剛石材料研發領域主要有莫干山金剛石研究中心、浙江工業大學—唐合科技金剛石聯合研究院等研究機構，半導體研發領域則主要有浙大杭州科創中心先進半導體研究院、浙江清華長三角研究院半導體應用技術研究所、浙江省求是半導體高端裝備制造企業高新技術研究開發中心等研究機構。

產業項目投資規模龐大。近年來，浙江企業在半導體產業加大力度布局，進行了大范圍大規模的投資。浙江旺榮半導體有限公司在麗水經濟技術開發區投資建設8英寸功率器件項目，總投資50億元，分兩期建設，達產后將實現年產72萬片8英寸功率器件芯片，年產值60億元。浙江大和半導體產業園三期建設項目總投資近20億元，由浙江盾源聚芯半導體科技有限公司和浙江富樂德半導體材料科技有限公司投資建設，項目全部滿產后，浙江大和半導體產業園將實現年產值近50億元。

（二）劣勢分析

浙江在金剛石半導體產業化過程中主要受到原材料、技術、平臺等方面制約，因此存在相應的劣勢。

缺乏金剛石高質量原材料。供給問題十分明顯，純度高的天然金剛石供不應求，而人造金剛石又會因為工藝問題，不適合制造半導體，國內金剛石產地產量前四位分別是遼寧、山東、湖南、江蘇四省，浙江本土缺乏天然金剛石礦床，所以金剛石原材料主要依靠進口，導致產品價格高企。

缺乏金剛石行業頂尖企業。國內金剛石行業的龍頭企業大多在河南，浙江真正能夠進入金字塔高端、具有集群帶動性的本土龍頭企業依然較少，缺乏具有科技實力與超大規模的行業領軍企業，無法帶頭構建產業生態。

缺乏產業集聚。由于資源缺乏、頭部企業缺失、產業園缺少等原因，導致浙江金剛石的產業集聚效應不足，對于產業的半導體化升級缺乏底部支撐。

對策建議

傳統的金剛石大多使用于超硬材料市場與培育鉆石市場，但這些市場規模僅為百億級別，而半導體則是萬億級別的超大規模市場。為了發展第四代半導體新材料，需要將傳統金剛石產業與其他產業相融合，開拓全新賽道，加快金剛石半導體產業布局。

積極加快技術研發。針對當前世界范圍內金剛石半導體尚處于技術研發階段的現狀，一是加快關鍵共性技術攻關，針對金剛石半導體產業化所需的金剛石晶體培育方法、大尺寸晶圓制作工藝等目前亟需的關鍵技術，進行研發攻關；二是加快形成研發合力，對于金剛石在半導體領域的技術研究，需要金剛石和半導體有關研發部門積極配合，共同研發第四代半導體，實現重大科技項目攻關，加快科技成果轉化和產業化；三是加快國際化專家智庫團隊建設，以浙江大學的專家團隊為依托，邀請金剛石、材料學、半導體、集成電路等方面的國內外知名專家學者加入，進行金剛石半導體的研發和智庫討論。

積極提供政策支持。主要從資金、項目、產業空間等方面進行政策支持。一是提供產業基金政策，對在金剛石半導體領域實現產業化或技術突破的企業，給予產業化資金獎勵或研發資金獎勵，暢通融資渠道，提高土地供給，加快新材料創新成果轉化和產業化；二是提供政策性貸款，加快金剛石半導體重大項目落地，推動國家制造業轉型升級基金對項目責任企業的投資，緩解企業資金鏈緊張問題；三是提供人才引培政策，對于金剛石半導體有關的技術人才，提供生活保障、項目獎勵、職稱評聘等方面的專項政策支持。

積極創建新型支撐平臺。從科研、制造和企業服務等方面，為金剛石半導體產業的發展提供平臺支撐。一是建立科技創新平臺，加快建設新型實驗室，為金剛石半導體技術研發提供平臺，深度參與金剛石半導體產業化進程，條件成熟時申請建立國家工程研究中心、國家工程實驗室、國家重點實驗室；二是建立產業發展平臺，大力建設新型金剛石半導體產業園，幫助企業孵化、重大項目落地投產、產業配套設施安置，加快形成產業集聚；三是建立公共服務平臺，主要提供創業輔導、技術支持、市場開拓、政策咨詢等服務，引導產融對接、產需對接。

積極開展企業梯度培養。實現強鏈，在金剛石半導體產業鏈上下游培育不同分工或實現跨領域融合的龍頭領軍企業，依靠這些金字塔尖的企業形成產業聯盟，維護產業生態；實現補鏈，支持中小企業發展，加快新型科技企業孵化，創建公共服務體系；支持企業申報國家、省級相關技術專項和示范工程，積極參與專精特新、單項冠軍、瞪羚、雄鷹等企業資格資質評定。

積極構建高能級產業生態圈。以“政府+科創平臺+產業園+龍頭企業”的形式開辟金剛石產業的半導體新材料細分賽道，提前進行“1+11”金剛石半導體產業布局，全力打造全產業鏈新型半導體產業集聚區，形成以浙江為原點輻射長三角地區的大市場和產業鏈，引育高端人才、孵化新型企業、引進先進科技、建設新型產業平臺，加強金剛石半導體與其它產業的深度融合，為傳統半導體所涉及的芯片、光伏、汽車、軍工等產業賦能增效。