一文拆解人造金刚石产业链

发布时间：2025-03-28 15:41:15 | 浏览量： 40次

金刚石是非常重要的超硬材料，同时具备高强度、高灵敏、高透光、高功率、高热传导率和高电子迁移等热、光、电、声和化学性能优势，被广泛应用于珠宝消费、建材石材、勘探采掘、机械加工、清洁能源、半导体等领域。




天然金刚石在地球的储量极少，全球工业应用中超过90%的金刚石需求，都是靠人造技术来满足，中国更是这一领域的“隐形冠军”占据全球95%以上的产量，天然金刚石矿属于不可再生资源且具有储量有限，采掘代价高昂以及对生态环境不友好等特点。工业金刚石合成量曾是一国工业综合实力的象征，人造金刚石也被誉为工业明珠。




人造金刚石按应用领域分为工业级、宝石级、光电级，对净度、颜色、克拉大小的要求依次递增，制造难度也依次递增。工业级属于中低端应用领域，宝石级及光电级属于中高端应用领域。




2013年开始，随着技术进步、市场需求提升，“培育钻石”成为近年来人造金刚石发展最快的细分领域。




金刚石被誉为终极半导体材料，未来随着技术的提升和成本的降低，将在光学、散热、芯片等多个领域打开市场空间。






01




“培育钻石”

一、


“培育钻石”细分领域快速发展


培育钻石是人造金刚石中的宝石级大单晶，是依靠技术不断发展而诞生的品种。随着合成工艺不断改进，已经可以合成出30克拉的无色钻石，以及各种彩钻、异性钻，人造金刚石也从工业品市场逐渐走向消费品市场。




培育钻石与天然钻石具有相同的晶体结构、化学成分、光学和物理特性，二者均为纯碳构成的晶体，两者的差异仅在于合成环境与形成方式，都是“真钻石”。

二、


培育钻石的两种生产方法

经过多年研究发展，已有多种方法可以制备培育钻石，目前商业化的仅高温高压法（HPHT）和化学气相沉积法（CVD）两类技术路线，MP-CVD是用微波作激发源，是目前公认最为适用的CVD方法。

高温高压法（HPHT）




从上世纪五十年代开始工业化应用，通过模拟天然钻石的生长环境来培育钻石，其合成原理是石墨粉在超高温、高压的反应仓内，经过金属触媒粉的催化，在晶种上结晶以形成钻石。主要用在工业级金刚石制备，速度快效率高。据贝恩咨询的报告，2020年，中国约有300万克拉的培育钻 石产量，占全球培育钻石产量超过 40%，其中， 90%由HPHT法制造，河南占全国的80%。

化学气相沉积法（MPCVD）




自20世纪80年代开始研究并工业化应用，目前，美国、日本、新加坡等国家在化学气相沉积法（CVD）技术研究和产业应用方面取得较多成果，我国受到现阶段下游应用需求有限、技术研发进度缓慢等因素影响，CVD应用发展速度较为缓慢，该法主要用于光学、半导体级金刚石制备。



区别




HTHP法技术简单，一次性产量高，生产速度快；MPCVD法具有产品尺寸大、低杂质、高结晶质量等优点。目前公认CVD法在大尺寸（1.5克拉以上）、高纯度金刚石制备与掺杂研究方面优势更明显，且设备占地面积小，生产更加环保。目前已经在高品质培育钻、大功率热沉片、武器窗口上得以应用，后续将在半导体材料的应用上发挥作用。






02




 行业前景

政策支持行业发展




在政策层面，政府出台了一系列政策措施，支持金刚石产业的创新发展。这些政策为金刚石行业的进一步发展提供了有力支撑，推动了产学研用深度融合，提升了产业的核心竞争力。

技术进步推动行业发展




金刚石在力学、光学、电学、热学等方面展现出独特的性能，这些优异的物理和化学性质使其成为多个领域的关键材料。随着纳米技术、智能制造等技术的不断发展，超硬材料的合成、加工和应用技术将不断创新和升级。例如，金刚石单晶生长技术已经取得突破，实现了英寸级单晶的研制，尽管仍需优化质量，但这已经为金刚石在更广泛领域的应用打下了坚实基础。

智能制造推动金刚石市场需求增加




随着制造业的智能化升级，对于高性能、高质量的材料需求不断增加。金刚石，因其独特的物理和化学性质，在机械加工、矿业勘探、航空航天和医疗等领域有着广泛的应用。智能化制造的发展推动了这些领域的技术进步和产品升级，从而进一步增加了对金刚石材料的需求。

03

   碳方程50200A  MPCVD设备




碳方程的50200A MPCVD设备在生长多晶产品方面优势显著，设备采用915MHZ的微波频率，单炉可生产8英寸多晶产品，若用于生产单晶金刚石，单炉能够稳定产出多达 489 片尺寸为 7*7mm 的单晶金刚石。设备运行功率方面，采用50KW大功率装置，更大尺寸的多晶产品意味着更高的生产效率和更低的单位成本，能够满足客户大规模生产的需求。同时，我们的设备在技术方面也有着诸多创新和突破，确保了产品的高质量和稳定性。有效降低生产成本，提高产品的市场竞争力。






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