“鑽石好看，款式也時尚”“價格遠低於預期”……近年來，培育鑽石價格持續走低，如今1克拉培育鑽石價格已從8000元跌至3500元，不及同等品質天然鑽石價格十分之一。培育鑽石價格大跌，銷量激增“年輕人佔比七成”天然的金剛石是自然界中最堅硬的物質，而石墨經過高溫、高壓也可以形成人造金剛石。目前，中國的人造金剛石產業規模全球領先，下游產品日益豐富。《2024年中國珠寶行業發展報告》中提到，據不完全統計，2024年中國培育鑽石產量約2200萬克拉，同比上漲144.44%，佔全球總產量的63%。在河南南陽一家專門銷售培育鑽石的門店，記者看到，前來諮詢、選購的消費者絡繹不絕，主要以年輕人為主。該門店負責人表示，年輕人佔比在七成左右，今年跟去年比銷售額已翻倍。工作人員表示，這些培育鑽石的淨度、顏色等指標完全可以媲美天然鑽石，很難憑藉肉眼區分，但價格只有天然鑽石的五分之一甚至更低。資料顯示：近年來，培育鑽石零售價格較峰值下跌超50%。以1克拉高品質培育鑽石為例，2020年售價約為8000元，如今僅3500元左右，而同等品質的天然鑽石仍需4萬元以上。與此同時，2025年，在全球鑽石珠寶市場中，培育鑽石銷量佔比已超過40%，較2019年增長超過8倍。鑽石“保值神話”破滅“早知道就買黃金了”“鑽石恆久遠，一顆永流傳。”曾是耳熟能詳的廣告詞。然而，受培育鑽石衝擊、金價暴漲等因素影響，近年來天然鑽石的價格也被“打下來”。據封面新聞報導，十年前，成都市民李女士花費十萬元購買了一枚一克拉鑽戒，如今她諮詢多家回收商得到最高估價不過三萬元，手中的鑽戒已被貶值的寒意掩蓋了光芒。一位十年前花費1.8萬元購買鑽戒的安徽女子在社交平台分享，如今僅能獲得180元的回收價，貶值幅度高達99%。這並非孤例，在四川西昌，一位34歲女子發現自己十年前花費14000元購買的兩枚婚戒，如今加起來賣不到200元，直言“早知道就買黃金了”。如果時間倒回2012年，當時黃金價格約為每克338元，若花費1.8萬元購入黃金，如今約能賣超4.5萬元；而同價值的鑽石如今只能換回千元左右。早在2023年9月，央視財經曾報導，在此前的一年裡，有證書的鑽石價格下跌了35%至40%。其中，50分至3克拉的鑽石受衝擊最嚴重，同期銷量也下降了30%至35%。而鑽石巨頭戴比爾斯將其主流產品，2克拉至4克拉的天然鑽石，價格下調了40%。隨後，2024年1月，戴比爾斯將原鑽價格下調了約10%，當年12月又將二級市場上銷售的毛坯鑽石價格下調了10%至15%。據第一財經報導，“基本沒有人會去回收碎鑽，除非是用很便宜的價格。”一位從事珠寶行業的交易商告訴記者，一般只有大克拉（指一克拉以上）的天然鑽石才有資格被回收。但在這個時候，人們就會發現那些早前花了大價錢買入的鑽石其實並不保值，一般回收的行情是原價的4-6折，具體還要看貨品的成色、品牌來定。 (長江雲新聞)

天然的金剛石是自然界中最堅硬的物質，而石墨經過高溫、高壓也可以形成人造金剛石。目前，中國的人造金剛石產業規模全球領先，下游產品日益豐富。既有“天然鑽石平替”的培育鑽石，還有用於工業加工材料等領域的金剛石製品。市場認可 價格親民培育鑽石熱度攀升總台央視記者 樊一民：在河南南陽一家培育鑽石線下銷售門店，工作人員表示，培育鑽石的淨度、顏色等指標，完全可以媲美天然鑽石，也很難憑肉眼區分。和天然鑽石動輒數萬元的價格不同，這裡同等品質的培育鑽石飾品，價格普遍只有天然鑽石的五分之一，甚至更低。在河南南陽一家專門銷售培育鑽石的門店，記者看到，前來諮詢、選購的消費者絡繹不絕，主要以年輕人為主。資料顯示，近年來，培育鑽石零售價格較峰值下跌超50%。以1克拉高品質培育鑽石為例，2020年售價約為8000元，如今僅3500元左右，而同等品質的天然鑽石仍需4萬元以上。與此同時，2025年，在全球鑽石珠寶市場中，培育鑽石銷量佔比已超過40%，較2019年增長超過8倍。河南南陽中南鑽石門店負責人 張長雲：近兩年，培育鑽石在市場上突飛猛進。現在年輕人接受度高，培育鑽石可設計的款非常多。消費群體裡年輕人的佔比基本上在七成左右，它的場景運用會更多，今年跟去年比，銷售額是翻倍的。記者瞭解到，近年來隨著市場擴大，培育鑽石已在國內形成完整產業鏈。在河南省方城縣，當地聚集46家培育鑽石上下游企業，覆蓋了晶種培育、鑽石合成到切割加工等全鏈條。緊咬新興產業需求“工業牙齒”磨出超硬實力在消費領域之外，金剛石也被譽為“工業的牙齒”，廣泛用於工業切割、研磨、鑽探等場景。依託技術的持續突破，金剛石也從低端加工向高端製造升級，在太陽能、半導體等領域呈現新的增長潛力。在河南方城一家“工業用金剛石”合成生產車間，原料通過高溫高壓合成，再經過提純、分選、檢測等環節，一顆顆微米級金剛石單晶產品精準成型，它們是用於太陽能矽片切割、建築石材加工的頂級工具。而在河南鄭州一家超硬材料製品生產企業的車間裡，各種尺寸型號的金剛石精密工具正在生產。眼前這個減薄砂輪，通過將含有金剛石的復合齒片有序嵌入基體材料製成。在當前全球半導體領域中，是用於碳化矽晶圓表面超精密加工的核心耗材。工廠負責人告訴記者，目前，中國以人造金剛石為主的超硬材料工具在加工效率、切割精度、使用壽命等指標上均已達國際先進水平。各類超硬磨具、磨盤、切割片，可用於航空航天、電子資訊等領域的精密加工。2024年，中國超硬材料及製品的工業總產值約1000億元。熱光電特性優異人造金剛石賦能前沿產業除了硬度高，金剛石還是導熱性能最好的材料之一。其導熱效率是銅的約5倍、鋁的約8倍。目前，中國不少人造金剛石生產企業，針對前沿高端領域的功能性需求，提前佈局。記者瞭解到，散熱材料是當前金剛石行業最新拓展的應用之一，可普遍運用於算力、巨量資料等新興產業。國機金剛石（河南）有限公司總經理 王偉濤：隨著電子器件的大功率、高頻率、小型化、高度整合化的發展趨勢。金剛石在未來的散熱領域是極其廣闊的應用前景。隨著合成長晶效率的提升、長晶技術的發展，整個性價比推向於民用市場也是指日可待。研發人員告訴記者，當金剛石晶體中雜質含量下降到一定程度，就會得到這樣近乎透明的金剛石光學窗口片。這種兼具優異的導熱性和透光性的光學元件，是部分前沿領域極端條件下的理想材料。業內人士表示，相關材料替代的市場空間有望達到數百億元。未來，如果合成純度能得到進一步提升，人造金剛石還將釋放作為半導體基板材料的巨大市場潛力。 (央視財經)

最近幾年，中美博弈越來越激烈，觸及的領域越來越廣：從軍事到經濟，從文化到外交，從國際規則到科技競爭……明槍暗箭，陽謀陰謀，葷菜素菜，層出不窮。前不久，中國商務部與海關總署突然聯合發佈公告，明確將平均粒徑≤50微米的人造金剛石微粉納入出口管制範圍，該規定於11月8日正式生效。圖源：網路此次管制涉及的人造金剛石微粉材料，廣泛應用於半導體製造、精密加工等高科技領域。而美國超70%的晶片級金剛石原料進口自中國。毋庸置疑，這是針對美國晶片霸權的一次有效反擊，中國限制50微米鑽石粉末出口，將直接掐住美國晶片命脈。01小小金剛石，不可小覷金剛石是一種由碳元素組成的礦物，是自然界中我們人類發現的“最堅硬的物質”。公元前8世紀古印度發現了金剛石，最早被用於宗教祭祀的聖物和雕刻工具，同時也有零星的裝飾用途。我們所熟知的婚戒鑽石，它的前身就是金剛石。三國時期有典籍記載，金剛石被用於鑲嵌飾品，但此時因難以加工，並未成為主流珠寶。圖源：網路1074年匈牙利王后的皇冠上鑲嵌著未經切割的金剛石，這被視作最早的鑽石珠寶形式。由於其優異的光學性能，金剛石經琢磨後成為鑽石，目前已經成為珠寶行業的一種重要材料。因為堅硬無比，鑽石常常象徵著愛情與永恆，廣受世界各地新婚夫婦追捧。就像古人發明的火藥，既能製作煙花，又能用於槍炮彈藥。金剛石同樣有著多種用途，既能成為新婚夫婦無名指上的耀眼鑽戒，也能在工業科技製造上“大展身手”，充當關鍵材料。工業革命爆發，因為硬度非常高，金剛石廣泛應用於工業領域，比如製作刀具、磨料、鑽頭等，還能用於金屬加工、石材切割等。小小的金剛石，常被人們譽為“工業牙齒”。與此同時，金剛石還在聲光電磁熱等領域發揮著重要作用，被稱為“材料之王”。更關鍵的是，因其獨特的物理特性，金剛石已成為晶片製造領域不可替代的戰略資源。金剛石獨特的物理特性是什麼？有資料表明，金剛石的導熱率高達2000W/(m·K)，是銅的5倍、矽的13倍，能夠有效解決5奈米以下先進製程晶片的散熱難題。在光刻機領域，由於金剛石的高擊穿電壓（50倍於矽）和光學透過性，是EUV光刻機雷射鏡頭防護層的關鍵材料。比如台積電3奈米工藝中，90%的晶圓研磨工序依賴金剛石微粉。圖源：網路二戰以後，隨著工業的不斷發展，尤其航空、軍工和精密製造業的發展，全世界各國尤其是發達國家，對金剛石的需求大幅度提升。西方很多國家不惜成本，也要獲取天然金剛石。五十年代以後，以美國、英國、德國為代表的發達國家，通過高溫高壓法（HPHT）率先實現人造金剛石的工業化生產，打破了天然金剛石的稀缺性壟斷。後又不斷進行革新，人造金剛石技術愈發成熟，很長一段時期內沒有國家能追趕上它們的腳步。02河南一座小縣城，“拿捏”美國晶片進入二十一世紀後，時勢突變。我們中國逐漸成為全球金剛石產業的絕對領導者，我們的產量、技術、產業鏈覆蓋度均遠超其他發達國家，形成“不可替代”的供應優勢。攻守易形，美國則面臨著巨大困境：一方面，金剛石產能嚴重不足，美國本土金剛石產量僅佔全球3%，無法滿足其半導體、軍工等領域的高需求。另一方面，即使美國想擴大金剛石產能，也面臨技術、裝置、成本的多重障礙，且短期內無法建立有效的替代供應鏈。一言以蔽之，如今美國依賴中國金剛石。前不久，在第十五屆中國河南國際投資貿易洽談會的展台上，河南省力量鑽石股份有限公司展出的一顆重達156.47克拉的人工培育鑽石原石，吸引了全球目光。圖源：網路這顆鑽石經國際寶石研究院（IGI）權威鑑定，超越了2022年Meylor Global公司150.42克拉的紀錄，成為目前全球已知最大的人工培育鑽石單晶。別小看這次破紀錄，背後隱藏著中國人造金剛石六十年的追趕之路。這還要從上世紀五十年代說起，由於西方國家對天然金剛石的封鎖，導致中國工業領域（如機械加工、地質勘探等）面臨“無鑽可用”的困境。為了打破封鎖，殺出一條血路，中國開啟了一項代號為“121”的項目：由鄭州磨料磨具磨削研究所（三磨所）牽頭，聯合國內科研機構與企業，埋頭苦幹，努力研發人造金剛石。20世紀60年代，121課題組專家在研製人造金剛石。功夫不負有心人。在中國第一顆原子彈爆炸的前一年，也就是1963年，我們的科研人員終於成功合成了第一顆人造金剛石，這也標誌著中國成為全球第六個掌握該技術的國家。又過了兩年，1965年中國首台鉸鏈式六面頂壓機（自主研發）問世，實現了人造金剛石的規模化量產。這一突破，徹底打破了歐美國家對金剛石技術的壟斷。此後幾十年，鄭州三磨所等科研機構持續最佳化工藝，推動中國人造金剛石從“實驗室樣品”走向“工業產品”。到了20世紀90年代，隨著高溫高壓法（HPHT）與化學氣相沉積法（CVD）技術的成熟，中國人造金剛石產業進入快速擴張期。河南、山東等省份依託資源與產業基礎，形成了全球最大的超硬材料產業叢集。經過大浪淘沙，河南東部一座名叫柘城的小縣城，從“家庭作坊”起步，逐步發展成為“中國鑽石之都”。圖源：網路如今這座縣城年培育鑽石達到1000萬克拉，金剛石微粉超100億克拉，佔全國金剛石產量的80%以上。前文提到的“全球已知最大的人工培育鑽石單晶”，就產自河南省柘城縣。從金剛石微粉、單晶到培育鑽石，柘城縣目前已經形成了“原材料-輔料-工業級單晶-微粉-培育鑽石”的完整產業鏈。這種“規模效應”使得該縣成為全球金剛石微粉的供應中心。在技術上，柘城的金剛石企業，如力量鑽石、惠豐鑽石，它們不僅掌握了高純度金剛石微粉的生產技術，更突破了半導體級金剛石（如IC晶片用超精加工特種金剛石）的製備難題。圖源：網路這種“技術升級”，使得柘城的金剛石產品從“低端磨料”轉向“高端半導體材料”，不僅打破了國外（如美國Element Six）的壟斷，而且直接切入美國晶片產業鏈的核心環節。03反擊美國，中國的牌打得很巧妙中國商務部與海關總署聯合發佈公告，明確將平均粒徑≤50微米的人造金剛石微粉納入出口管制範圍，這不是我們中國第一次在關鍵材料領域出手。此前，中國對稀土、鎵、鍺等展開管制，讓美國切切實實體會到供應鏈風險。而這一次人造鑽石的管制，則是直接擊中美國科技霸權核心。中國手裡一直都有牌，而且打得巧妙。與全面禁運不同，我們採用備案審批制度，既保留民用合規通道，又精準限制敏感用途，迫使美國在晶片出口政策上讓步。具體來看，我們對兼具民用價值與軍事戰略用途的物項，比如稀土、人造金剛石這類重要的工業材料，在出口前必須獲得商務部頒發的兩用物項出口許可證件。以人造金剛石為例，國家明確不管制用於裝飾、首飾的培育鑽石，以此來保障全球民用工業、日常消費等合規場景的正常供應。同時，用於半導體製造、軍工製造的平均粒徑≤50微米的人造金剛石微粉，中國要進行出口管制。圖源：網路像美國軍工依賴的F-35戰機發動機葉片磨削用人造金剛石漿料，其相關出口申請會被嚴格審查。這種限制精準擊中敏感領域的資源依賴，能有效維護我們的資源安全，並進一步保障國家安全。正如俄羅斯經濟學家列瓦申科所說，中國正利用材料優勢控制全球高科技產業鏈。 (首席商業評論)

半導體材料是現代科技的先導和基石。從矽（Si）、鍺（Ge），到砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP），再到碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN），材料始終是推動產業進步的核心要素。如今，以氧化鎵（Ga₂O₃）、金剛石（C）、氮化鋁（AlN）為代表的新一代半導體材料也開始嶄露頭角，各大企業加緊佈局，單晶生長、外延薄膜等技術突破的消息頻頻湧現，產線建設和產能釋放提上日程。半導體代表性材料進階圖備受矚目的氧化鎵半導體代表性材料進階圖備受矚目的氧化鎵新一代半導體材料與寬禁帶半導體材料的本質區別就是具有更優的物理化學特性，以禁帶寬度為例，新一代半導體材料的帶隙寬度大於3.4eV，遠高於前幾代材料。這一特性使它們能夠在更短的波長下工作，尤其是在深紫外線（UVC）波段（200nm~280nm）的光電器件應用中極具潛力，而氧化鎵就是其中的佼佼者。氧化鎵與其他半導體材料的各項資料對比「氧化鎵是一種新型超寬禁帶半導體材料，與碳化矽、氮化鎵相比，氧化鎵的禁帶寬度達到了4.9eV，高於碳化矽的3.25eV和氮化鎵的3.4eV，確保了其抗輻照和抗低溫度，可以在高低溫、強的環境下製備了其抗高溫、強的強度等表面高壓下使用，有利於提高載流子收集效率。這些強大的特性使得氧化鎵在功率元件領域展現出巨大的應用潛力。在功率元件應用中，氧化鎵能夠承受更高的電壓，減少能量損耗，提高功率轉換效率。例如，在智慧電網中，使用氧化鎵製成的電力電子裝置可以實現更有效率的電能傳輸和分配，降低電網的能耗；在新能源汽車的充電樁和逆變器中，氧化鎵裝置有望提高充電速度和車輛的能源利用效率。所以業內普遍認為，氧化鎵有望取代碳化矽和氮化鎵成為新一代汽車功率半導體材料的代表。因此，市場對於氧化鎵的渴望愈發強烈，日本企業Novell Crystal Technology（以下簡稱NCT）預測氧化鎵晶圓市場到2030年將擴大到約590億日元規模。市場調查公司富士經濟預測，2030年氧化鎵功率元件的市場規模將達到1,542億日元，比當下氮化鎵功率元件的規模還要大。中國科學院院士郝躍在接受《中國電子報》採訪時明確指出，氧化鎵材料是最有可能在未來大放異彩的材料之一，在未來的10年左右時間，氧化鎵器件會直接與碳化矽和氮化鎵器件競爭。但氧化鎵目前的研發進展還不夠快，仍需不懈努力。氧化鎵晶片技術研發進展緩慢的主要原因在於，氧化鎵的製備還需要解決許多技術問題。大尺寸低缺陷氧化鎵單晶的製備方法以及高表面質量氧化鎵晶片的超精密加工技術，是實現氧化鎵半導體裝置工業應用的主要瓶頸。氧化鎵的熔點很高，在1740℃左右，並且在高溫下具有易分解、易開裂的特點，這使得大尺寸產品的製備難度極高。傳統的製備工藝，如導模法（EFG法）需要在1800℃左右的高溫、含氧環境下進行晶體生長，對生長環境要求極為嚴苛。該工藝需要使用耐高溫、耐氧且不污染晶體的材料製作坩堝，綜合考慮性能和成本，只有貴金屬銥適合盛裝氧化鎵熔體。然而，銥的價格昂貴，是黃金的三倍左右，6英吋裝置需要幾公斤的銥，僅坩堝造價就超過600萬，在大規模生產層面限制了裝置數量的擴展。雖然有研究報導了無銥工藝，為降低氧化鎵製備成本帶來了希望，但這些新工藝仍處於探索階段，尚未完全成熟，距離大規模工業化應用還有一段距離。在實際生產中，如何優化這些新工藝，提高晶體生長的品質和穩定性，以及降低生產成本，仍是亟待解決的問題。中國科學院半導體研究所研究員閻建昌向《中國電子報》表示：「散熱能力不足是氧化鎵的弊端，如何繞開這個弊端，去充分發揮它在功率器件的優勢，是值得關注的發展方向。氧化鎵在器件和產業發展上還有很大的空間，發展的基礎取決於材料本身的發展方向。氧化鎵在器件和產業發展上還有很大的空間，發展的基礎取決於材料本身和製備水平，要實現較低的基礎密度，把產業發展的基礎和密度將因此，氧化鎵研發周期非常漫長。於2015年成立的NCT始終致力於氧化鎵晶體研發，直到2021年6月16日，才在全球首次成功量產以氧化鎵製成的100毫米晶圓，為後續氧化鎵在功率半導體等領域的廣泛應用奠定了基礎。目前，NCT主導了全球90%的氧化鎵單晶襯底市場，且已實現6吋氧化鎵晶圓量產。鎵仁半導體的氧化鎵單晶產品演進圖而中國近幾年的研發進度持續提速，步入全球領先行列。 3月5日，鎵仁半導體採用獨立創新的鑄造法，成功發佈全球首顆氧化鎵8英吋單晶，這一成果標誌著中國成為全球首個掌握8英吋氧化鎵單晶生長技術的國家，打破了大尺寸氧化鎵單晶「日本主導、中美歐追趕」的格局。據理解，鎵仁半導體採用的鑄造法，不僅成功實現了8英吋氧化鎵單晶生長，還能加工出相應尺寸的晶圓襯底，並且可以與現有矽基晶片廠的8英吋生產線相容，降低了生產成本，提高了生產效率。同時，富加鎵業宣佈其氧化鎵MOCVD同質外延技術取得突破，在氧化鎵單晶襯底上生長的同質外延薄膜厚度首次突破10微米，標準化產品將於同年4月正式上市。 2024年9月，其打造的國內首條6吋氧化鎵單晶及外延片生長線在杭州富陽開工建設，預計2025年年初投入使用，未來將實現年產萬片生產規模，進一步推動氧化鎵材料在市場上的供應和應用。除了這兩家企業，中國從事氧化鎵材料和裝置的企業還有北京鎵族科技、蘇州鎵和、蘇州鎵耀等，以及一些開始試水的初創公司，共同促進中國在新一代半導體材料領域提速發展。性能之最金剛石金剛石同樣是一種極具潛力的新一代半導體材料，擁有一系列令人驚嘆的物理特性。西安電子科技大學教授張金風向《中國電子報》指出，金剛石屬於新興的超寬禁帶半導體材料，具有禁帶寬度大、耐擊穿、載流子遷移率高、熱導率極高、抗輻照等優點。在熱沉、高功率、高頻裝置、光學視窗、量子資訊等領域具有極大應用潛力。具體來看，金剛石的禁帶寬度高達5.45eV，是矽的近三倍，這一特性賦予金剛石卓越的穩定性和可靠性，使其能夠在高溫、高電壓環境下穩定工作。同時，金剛石的熱導率極高，室溫下可達2200W/(m・K)，是矽的13倍，極大地提高了晶片的散熱效率，從而提升了整個電子裝置的性能和穩定性。此外，金剛石還具有高擊穿電場強度，可達10MV/cm以上，使其在高功率、高頻裝置的應用中展現出巨大優勢。這些卓越的性能都是目前已知材料中最高的，讓金剛石成為半導體領域夢寐以求的理想材料，可以滿足未來高功率、強電場和抗輻射等方面的需求。專家表示，金剛石半導體的應用前景極為廣闊，在眾多領域展現出巨大的應用潛力。在電子資訊領域，基於金剛石的高頻、高功率裝置可用於5G和6G通訊基地台，能夠顯著提高訊號傳輸速度和質量，降低能耗。在能源領域，金剛石基功率元件可用於高效能能源轉換和儲存系統，如電動車的電池管理系統和太陽能逆變器，提高能源利用效率。在航空航太領域，金剛石半導體的高穩定性和抗輻射性能使其成為航空航太的關鍵材料，可用於製造高性能雷達、衛星通訊裝置等。此外，在醫療、傳感器等領域，金剛石半導體也具有廣泛的應用前景。大尺寸單晶金剛石生長路線示意圖然而，目前金剛石半導體材料的製備技術難度較高，成本高昂，限制了其大規模應用，亟需在製備過程上取得突破。由於金剛石的生長過程對裝置和工藝要求極高，如何在保證材料品質的前提下，實現高效、低成本的生產，是產業發展亟待解決的問題。此外，金剛石與現有半導體工藝的相容性也需要進一步研究與改進。由於金剛石的物理化學性質與傳統半導體材料有較大差異，如何將其更好地融入現有的半導體製造流程，是金剛石半導體未來應用的關鍵。科學家很早就開啟了對金剛石的開發研究。早在1970年代，美國科學家就開發出利用高溫高壓法（HPHT）生長小塊狀金剛石單晶，開啟了金剛石研究的熱潮。根據李成明的介紹，近年來金剛石功率電子學在材料和裝置方面均有新的技術突破。在材料方面，採用高溫高壓法製備的單晶金剛石直徑已達20mm，且缺陷密度較低。如果是採用化學氣相沉積(CVD)法，同質外延生長的獨立單晶薄片具有缺陷密度低的特點，最大尺寸可達1英吋；採用「平鋪克隆」晶片的馬賽克拼接技術生長的金剛石晶圓可達2英吋。而採用金剛石異質外延技術的晶圓可達4 吋。如果是低成本的異質外延CVD法，金剛石多晶薄膜的發展和應用已很活躍，晶圓已達8英吋，已可作為導熱襯底，用於新一代GaN功率電子裝置。近年來，中國在金剛石方面的研究也取得了一系列突破。全球人造金剛石產能第一的黃河旋風，憑藉其在高溫高壓法（HPHT）和化學氣相沉積法（CVD）的深厚技術積累，與華為展開深度合作。雙方聯合開發熱導率超2000W/m・K的多晶金剛石熱沉片，該產品主要用於5G基地台和AI晶片散熱，有效解決了高算力裝置在運作過程中的散熱難題。同時，黃河旋風也積極佈局半導體襯底材料研發，致力於在金剛石半導體產業鏈上佔據更有利的位置。器件方面，北方華創作為國內半導體裝置的領導企業，積極佈局新一代半導體材料器件研發，向國內多家研究機構提供用於金剛石等新一代半導體材料的晶體生長裝置。晶體生長裝置是半導體材料產業化的核心裝備，使科研人員能夠精確控制金剛石晶體的生長條件，製備出高品質的金剛石襯底和外延層，為後續金剛石半導體裝置的製造提供了支援。蓄勢待發的氮化鋁氮化鋁也是超寬禁帶半導體材料的重要成員，其禁帶寬度高達6.2eV，能夠在更短的波長下工作，尤其在深紫外光電器件方面具有巨大的應用潛力。同時，氮化鋁擁有高擊穿電場強度，可達15.4MV/cm，能夠承受更高的電壓，在高功率、高壓應用場景中表現優異。此外，氮化鋁的熱導率極高，達到340W/(m∙K)，在散熱方面優勢顯著，能夠有效解決晶片在高功率執行階段的過熱問題，提高電子裝置的穩定性和可靠性。而且，氮化鋁還具備優異的化學和熱穩定性，以及良好的紫外線透過率。氮化鋁陶瓷基板（來源:中瓷電子官網）氮化鋁的應用領域非常廣泛，在電力電子領域，隨著各行業向電氣化邁進，對高效電力轉換與分配系統的需求日益增長。基於氮化鋁的裝置能夠顯著提升電力轉換與分配系統的能源效率。因其超寬帶隙，可實現耐壓大於10千伏特的裝置，有助於減小系統尺寸並增強控制能力。例如，在電網級應用中，氮化鋁襯底僅需15μm厚度即可滿足10kV變電站需求，相較於傳統材料可減少70%體積。美國佐治亞理工大學指出，氮化鋁是下一代柔性智慧電網的首選半導體材料。此外，有報導指出氮化鋁基功率裝置在DC-DC/DC-AC轉換過程中的能耗損失僅是SiC/GaN的八分之一，在新能源車800V高壓平台下，氮化鋁可使電機控製器效率提升5%，還能使太陽能逆變器的系統損耗降低30%。在微波射頻領域，為實現5G通訊、衛星通訊、相控陣雷達等應用所需的頂級性能，需要解決裝置、模組的散熱和高熱邊界問題。基於氮化鋁平台的裝置能在常用的氮化鎵射頻高電子遷移率晶體管（GaN RF HEMT）之間提供低熱邊界電阻，同時具備高體熱導率，可有效解決射頻元件的熱管理難題。預計未來，使用氮化鋁的5G甚至6G基地台的擴大機效率可突破65%，基地台能耗將下降40%，相控陣雷達的功率密度將提升3倍，探測距離增加50%。在航空航太方面，採用氮化鋁材料可使深地探測器在300℃地熱環境中穩定工作超過10萬小時。氮化鋁還能將太空站電源系統的抗輻射能力提升100倍，壽命延長至15年。但氮化鋁同樣在製備高品質的大尺寸單晶和降低位錯密度方面面臨挑戰。一方面，氮化鋁單晶的生長難度較大，製備大尺寸、高品質的單晶基板成本較高。另一方面，相關的裝置設計和製造工藝也需要不斷創新和改進，以充分發揮氮化鋁的性能優勢。由於氮化鋁與傳統半導體材料的物理化學性質存在差異，現有的半導體製造工藝難以直接應用於氮化鋁裝置的生產，需要開發新的工藝和裝置。在科研領域，氮化鋁不斷取得重要突破。德國弗勞恩霍夫整合系統與裝置技術研究所（Fraunhofer IISB）的研究人員透過優化晶體生長工藝，成功製備出低缺陷密度的氮化鋁外延層。基於此外延層製作的氮化鋁肖特基二極體，在測試中展現出高達2200伏的擊穿電壓，且在高電流密度下仍能維持較低的導通電阻，其功率密度相較於傳統碳化矽和氮化鎵基功率開關元件有顯著提升。美國Crystal IS（旭化成全資子公司）已相繼開發出3吋、4吋氮化鋁單晶襯底樣片。中國的奧趨光電技術（杭州）有限公司也取得了顯著成果，分別成功開發出3英吋氮化鋁單晶和超高深紫外光透過率2英吋單晶襯底。除了最具代表性的三大“猛將”，還有另一類新一代半導體材料名為超窄禁帶半導體材料，以銻化鎵（GaSb）、銻化銦（InSb）等為代表，它們的禁帶寬度在零點幾電子伏特（eV）範圍。這類材料的電子容易被激發躍遷，遷移率高，主要應用於紅外探測、雷射等領域。在紅外探測器中，銻化銦憑藉其高電子遷移率和對紅外光的高靈敏度，能夠實現對微弱紅外信號的快速檢測和精確成像，廣泛應用於工業檢測、醫學成像等領域；銻化鎵則在紅外雷射器的製造中發揮重要作用，可用於光通訊、雷射雷達等應用場景，為實現高精度的距離測量和資訊傳輸提供重要作用。整體來看，新一代半導體材料對於半導體產業的發展具有不可估量的重要性，可望突破現有半導體材料的性能瓶頸，滿足未來電子裝置對高性能、高可靠性、低能耗的需求，推動半導體產業向更高層次發展。但新一代半導體目前的研發都面臨著製備工藝不成熟、成本居高不下、與現有半導體製造工藝的相容性差等關鍵難題。而且，由於新一代半導體材料是新興領域，相關的產業鏈配套不完善，原材料供應、裝置製造、裝置封裝測試等環節都存在不足，限制了產業的快速發展。因此，業界應該更重視新一代半導體材料的研發產業化，促進政產學研用金形成合力，加強協同創新，推動產業的發展。 （中國電子報）

北京大學研究團隊在金剛石薄膜材料製備和應用領域取得重大突破。 12月19日，北京大學東莞光電研究院發佈最新研究成果，該院與南方科技大學、香港大學組成的聯合研究團隊，在金剛石薄膜材料製備和應用方面取得重要進展，成功開發出能夠批次生產大尺寸超光滑柔性金剛石薄膜的製備方法。 這一發現標誌著在金剛石薄膜技術領域的一大飛躍，為未來金剛石薄膜在電子、光學等多個領域的應用提供了新的可能性。該研究成果於12月18日在國際頂級學術期刊《自然》（Nature）上發表。 目前，超薄金剛石主要通過切片大塊金剛石或在異質基底上通過CVD（化學氣相沉積）生長獲得。但CVD法無法獲得與矽基半導體技術完全相容的大面積、分層形式的金剛石膜，切片法可以產生高品質的單晶金剛石，但該方法不適用於工業應用，因為所獲得膜的尺寸和表面粗糙度受到雷射和聚焦離子束處理的限制。

鑽石功率半導體 憑藉其卓越的性能，即將改變從電動汽車到發電站等各個行業。日本在鑽石半導體技術方面的重大進步為其商業化鋪平了道路，並有望在未來實現這些半導體比硅器件多 50,000 倍的電力。 隨著日本在該領域的研發工作處於領先地位，Orbray 和 Power Diamond Systems 等公司在批次生產鑽石晶片和元件方面取得了顯著進展。隨著鑽石半導體的潛在商業化越來越近，該行業有望實現顯著的增長和創新。 主要須知事項： 1、金剛石半導體可處理比傳統硅器件高達 50,000 倍的電能，使其成為電動汽車和航空航天等高需求應用的理想選擇。

Element Six（E6）正在領導一個美國項目，利用單晶（SC）金剛石基板開發超寬頻高功率半導體。 E6 是鑽石公司戴比爾斯的子公司，總部位於英國倫敦，是 CVD 多晶金剛石和高品質單晶金剛石合成方面的專家，將開發 4 英吋（100 毫米）裝置級金剛石基材。 尺寸超過 4 英吋的 E6 多晶金剛石晶片已經用於電信基礎設施和國防應用，可用作 EUV 光刻中的光學窗口以及高功率密度 Si 和氮化鎵 (GaN) 半導體器件的熱管理應用。 美國國防高級研究計畫局 (DARPA) 的 UWBGS（超寬頻隙半導體）項目旨在開發下一代基板、器件層和結。