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8英寸MPCVD金刚石生产线投产背后:国内大尺寸单晶制备技术加速突围

作者:本站编辑      2026-04-29 17:17:43     0
8英寸MPCVD金刚石生产线投产背后:国内大尺寸单晶制备技术加速突围

20264月,乾晟超硬材料有限公司在东莞宣布其自主研发的MPCVD(微波等离子体化学气相沉积)8英寸金刚石生产线正式实现全线投产,同时与两家产业链企业完成战略签约。这一事件标志着国内在大尺寸单晶金刚石制备领域又迈出了重要一步。

金刚石以其超宽禁带、超高热导率、高击穿场强及优异的化学稳定性,被公认为下一代半导体材料的“终极选择”,尤其在高频、高温、高功率电子器件领域具有不可替代的优势。然而,半导体级金刚石制备长期受限于大尺寸单晶生长技术,微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)设备的创新设计成为突破这一瓶颈的核心路径。

据报道,乾晟本次投产的8英寸金刚石生产线,依托自主研发的10千瓦以上微波功率设备,可实现大尺寸、高纯度单晶金刚石的稳定量产。在关键工艺指标方面,团队通过持续优化,将长晶生长速率由早期的0.5 μm/h大幅提升至μm/h15 μm/h,在保证材料质量的同时显著提高了生产效率,单炉产能及生长速率均达到国内量产领先水平。乾晟自2019年起布局MPCVD长晶技术研发,核心团队由5名海外归国博士领衔组建,团队成员均拥有超过10年的微波等离子体系统开发经验。20232024年间,研发团队完成了3代设备迭代升级,逐步构建了覆盖“设备—工艺—材料”全链条的技术体系和专利保护网络,为8英寸产线的顺利落地提供了支撑。在材料性能方面,所制备的单晶金刚石在热导率、电学性能及耐磨性等关键指标上接近天然金刚石水平,可应用于高功率半导体散热、激光窗口等场景。随着高算力芯片和高功率器件对热管理与极端性能材料需求的持续增长,相关产品的市场空间正日益明确。

除生产线投产外,乾晟还与集成电路企业及供应链企业达成合作,将围绕金刚石材料、半导体器件及供应链协同展开联动,推动从材料端到应用端的协同发展。各方围绕“金刚石材料—半导体器件—供应链协同”等关键环节开展深度合作,旨在构建从材料端到应用端的完整产业生态链,推动高端金刚石产业高质量发展。这类合作有助于打通金刚石材料在半导体领域的应用路径,加快产业化进程。

大尺寸金刚石制备技术的突破并非乾晟独有。2026228日,黄河旋风在全国率先实现8英寸金刚石晶圆国产化量产,可解决AI芯片、高功率器件散热难题,为芯片算力提升提供高端散热解决方案。黄河旋风20235月启动热沉片项目,2024年以来先后实现28英寸金刚石晶圆研发成功;20259月,黄河旋风与深圳优普莱合资设立河南风优创材料技术有限公司,专注于MPCVD金刚石热沉片量产;20262月,国内首条8英寸金刚石热沉片生产线在风优创投产。根据最新规划,黄河旋风将在3年内投资20亿元,配置300MPCVD设备,最终实现年产大尺寸金刚石热沉片15万片,“未来大尺寸热沉片业务要超过培育钻石和工业金刚石的总和”。该公司生产的大尺寸热沉片已经通过华为、中芯国际等头部企业验证,满足芯片封装中试与批量应用。

此外,化合积电、盈芯材料、四方达、恒盛能源等企业也在大尺寸金刚石领域取得进展,分别实现了68英寸产品量产、大单晶及热沉片规模化产能布局等功能性金刚石的产业化推进。

在科研层面,吉林大学邹广田院士团队开发出台阶流调控技术,成功制备2英寸单晶及6英寸多晶金刚石膜,氮杂质浓度低于5 ppb;海光智能科技实现直径100毫米单晶金刚石稳定生长;宁波晶钻科技将单晶金刚石尺寸刷新至60毫米×60毫米;中国科学院宁波材料所自主研发的低成本MPCVD设备已实现42毫米×42毫米单晶金刚石量产等等。

从技术积累与产业生态来看,国内金刚石产业已经初步形成了从设备研发、材料生长到终端应用的完整链条。在设备端,国内企业正加速MPCVD设备的国产化替代,智能化与自动化水平不断提升;在材料端,不同尺寸规格的产品矩阵正在快速完善;在应用端,芯片散热、激光窗口、微波射频、量子计算等前沿领域的需求正在释放,产业链上下游的协同合作日益紧密。随着大尺寸、高纯度单晶金刚石制备技术的不断成熟,金刚石材料正从“未来材料”逐步走向新一代信息技术、高端装备、生物医疗等领域创新发展的“核心材料”,其产业化进程与应用拓展正迎来前所未有的关键机遇期。

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