近日，內(nèi)蒙古自治區(qū)烏海市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)的碳基芯材科技（烏海）有限公司MPCVD金剛石項(xiàng)目迎來新進(jìn)展。

據(jù)悉，碳基芯材科技（烏海）有限公司成立于2024年7月，隸屬于碳基芯材（江蘇）科技集團(tuán)股份有限公司。碳基芯材科技（烏海）有限公司MPCVD金剛石項(xiàng)目是內(nèi)蒙古范圍內(nèi)首家實(shí)施的項(xiàng)目，總投資50億元，占地面積150畝。項(xiàng)目計(jì)劃購置安裝MPCVD設(shè)備約1000臺(tái)、激光切割機(jī)約400臺(tái)并配套相應(yīng)的生產(chǎn)線。項(xiàng)目建成后，預(yù)計(jì)年產(chǎn)金剛石300萬克拉。

目前，項(xiàng)目綜合辦公樓已全面封頂，5個(gè)廠房已完成基礎(chǔ)施工，即將進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工。按照計(jì)劃，項(xiàng)目預(yù)計(jì)7月上旬完成主體結(jié)構(gòu)和裝飾裝修施工，預(yù)計(jì)8月上旬完成設(shè)備調(diào)試，預(yù)計(jì)8月中旬首批設(shè)備正式投產(chǎn)。

圖源：烏海融媒

與傳統(tǒng)高溫高壓（HPHT）法合成的金剛石相比，MPCVD法所產(chǎn)金剛石具備更高的純度、更少的雜質(zhì)、更可控的生長過程，特別是在制備大尺寸單晶、高熱導(dǎo)材料和電子級(jí)應(yīng)用材料方面展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢，現(xiàn)已成為全球范圍內(nèi)高端金剛石制造的主要工藝路線之一，在電子器件、量子信息、先進(jìn)光學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大。

目前，MPCVD金剛石主要分為兩類：單晶金剛石和多晶金剛石。單晶金剛石通過在單一晶向（如(100)面或(111)面）上有序生長而成，通常用于電子器件、量子芯片、超高頻器件、散熱基板等對(duì)材料晶體質(zhì)量要求極高的應(yīng)用場景；多晶金剛石則由大量微小晶粒構(gòu)成，因生長速度快、成本相對(duì)較低，廣泛應(yīng)用于耐磨涂層、刀具、熱擴(kuò)散片等領(lǐng)域。在實(shí)際生產(chǎn)中，MPCVD設(shè)備的腔體設(shè)計(jì)、微波頻率控制、氣體流量比調(diào)節(jié)等技術(shù)細(xì)節(jié)，都會(huì)直接影響所生長金剛石的晶粒尺寸、表面粗糙度、雜質(zhì)水平和應(yīng)力狀態(tài)。

從行業(yè)視角來看，目前全球金剛石市場正處于需求擴(kuò)張階段。天然金剛石資源逐漸枯竭，且其開采成本高、環(huán)境影響大，而人造金剛石尤其是高質(zhì)量MPCVD金剛石成為替代趨勢。根據(jù)相關(guān)市場研究，2024年全球人造金剛石市場規(guī)模已突破300億美元，預(yù)計(jì)未來五年將以超過10%的復(fù)合增長率持續(xù)增長。

隨著第三代半導(dǎo)體技術(shù)（如氮化鎵GaN、碳化硅SiC）的快速發(fā)展，傳統(tǒng)散熱材料（如銅、鋁、硅）已經(jīng)逐漸難以滿足高功率、高頻率電子器件的散熱需求。MPCVD金剛石因其極高的熱導(dǎo)率（遠(yuǎn)超銀銅等金屬）、良好的電絕緣性、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，被視為理想的下一代散熱材料，尤其適用于高頻功率器件散熱底板、微波通信模塊散熱片等高端應(yīng)用，需求增長迅猛。此外，在量子信息領(lǐng)域，MPCVD工藝還可精準(zhǔn)摻雜形成氮空位中心等量子缺陷點(diǎn)，用于量子傳感、量子計(jì)算等前沿技術(shù)開發(fā)，進(jìn)一步拓展了MPCVD金剛石的戰(zhàn)略價(jià)值。

從設(shè)備角度來看，MPCVD反應(yīng)器的核心部件包括微波發(fā)生器（常用頻率2.45GHz或915MHz）、諧振腔、反應(yīng)腔、氣體供應(yīng)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。制造高質(zhì)量大尺寸金剛石需要在較長時(shí)間內(nèi)（如幾百小時(shí)）保持等離子體穩(wěn)定、精準(zhǔn)控制碳濃度與沉積速率，技術(shù)門檻極高。因此，MPCVD設(shè)備制造與工藝開發(fā)本身也是一條高壁壘賽道。

全球范圍來看，元素六（Element Six）、日本住友電工等企業(yè)在MPCVD金剛石領(lǐng)域擁有深厚技術(shù)積累和較強(qiáng)市場地位。我國正在MPCVD領(lǐng)域加快追趕，力量鉆石、中兵紅箭、黃河旋風(fēng)、寧波晶鉆等企業(yè)已形成一定規(guī)模。