5月26日,河南黄河旋风股份有限公司(以下简称“黄河旋风”)公告,该公司拟与苏州博志金钻科技有限责任公司(以下简称“博志金钻”)共同出资设立河南乾元芯钻半导体科技有限公司,注册资本1000万元,其中黄河旋风出资510万元,占比51%,博志金钻出资490万元,占比49%。
据公告显示,基于双方在金刚石材料与半导体封装领域的核心优势,成立的新公司将共同推进多款新一代超高性能金刚类散热材料与器件的研发与产业化,旨在解决大尺寸金刚石材料制备与金刚石类封装器件生产的难题,以提升封装器件的传热与电性能。
黄河旋风作为国内最大的金刚石生产基地,其人造金刚石年产能达到15亿克拉。2024年5月,该公司成功研发出直径2英寸、厚度0.3mm至1mm的多晶金刚石热沉片,热导率超过2000 W/m·K,达到金刚石的理论热导率值。经过双面抛光处理,表面粗糙度Ra小于4nm,翘曲度低于2μm,性能优于国外同类产品。同年11月,黄河旋风与厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院共同成立了集成电路热控联合实验室,针对5G/6G、人工智能以及相控阵雷达领域的芯片散热问题,开展基于金刚石材料的集成散热应用创新研究。
此前,黄河旋风表示,该公司的重点在于金刚石高端应用技术开发、开展以金刚石应用为主的第三代半导体产业研究、重点开拓金刚石光伏市场,完成半导体芯片衬底切磨抛专用微粉的应用推广、加速培育钻石技术开发迭代,推广培育钻石高产合成技术,提高培育钻石经济效益等。业绩方面,2024年黄河旋风实现总营收13.01亿元,同比下降17.36%;实现净利润-9.83亿元,实现扣费净利润-9.99亿元。2025年第一季度,黄河旋风实现总营收3.20亿元,同比下降2.61%;归母净利润亏损1.67亿元;扣非净利润亏损1.68亿元。
在全球范围内,金刚石半导体市场也在快速发展。2023年,全球金刚石半导体基材市场价值为1.51亿美元,预计到2030年底市场规模将达到3.42亿美元。美国的Diamond Foundry在2024年12月获得了来自欧盟的8100万欧元补贴,用于在西班牙建设金刚石晶圆厂,计划于2025年开始生产单晶金刚石,年产能可达400-500万克拉。该公司已能在反应炉中培育出4英寸长宽、小于3毫米厚度的金刚石晶圆,并开发了将半导体芯片直接粘合到金刚石晶圆基板上的技术,以消除散热瓶颈。
日本的Orbray株式会社也在积极推进金刚石半导体材料的研发。该公司与日本佐贺大学合作,成功开发了超高纯度的2英寸金刚石晶圆,并利用异质外延工艺在蓝宝石衬底上生长金刚石晶片,投入量产。此外,法国的DIAMFAB专注于人造金刚石的外延和掺杂,目标是到2026年将金刚石晶圆尺寸拓展至4英寸,并已获得870万欧元的首轮融资,用于建立试验生产线。
在我国,金刚石半导体产业也在迅速布局。山西深锐科技有限公司4月投产了人造金刚石项目,总投资3.4亿元,计划年产量5万克拉金刚石,主要应用于高精度机械加工工具、半导体热沉片、航空航天等新材料领域。新疆碳基芯材科技有限公司也于今年3月签约落地年产150万克拉金刚石项目,采用全球领先的MPCVD-Ⅲ型智能沉积系统,单炉生长速率高达30μm/h,较传统工艺提升5倍,项目一期规划建设20台工业级沉积设备,年产50万克拉纯度达99.999%的电子级金刚石。
此外,中南钻石股份有限公司作为全球最大的人造金刚石、立方氮化硼制造商之一,年产人造金刚石已达到60亿克拉。该公司在2023年提出了一种用于提高CVD单晶金刚石生长数量的制造方法,并在2024年与中国电科第十三研究所合作,研究通过微波等离子体化学气相沉积方法,在金刚石中定量掺杂高浓度氮元素,展现出良好的量子磁探测性能。
总体来看,金刚石半导体产业正处于快速发展阶段,国内外企业纷纷加大投入。然而,目前金刚石半导体材料的制备技术仍面临较高的难度和昂贵的成本,限制了其广泛应用的步伐。如何在确保材料高品质的同时实现高效且成本较低的生产,成为了产业发展的当务之急。