当美国的芯片制裁一次次成为头条时,他们可能没料到,自己尖端芯片的命脉,从硅片切割、光刻机抛光到最终散热,每一个环节都依赖一种来自中国的关键材料——工业...
2025-11-04 1
当美国的芯片制裁一次次成为头条时,他们可能没料到,自己尖端芯片的命脉,从硅片切割、光刻机抛光到最终散热,每一个环节都依赖一种来自中国的关键材料——工业级人造金刚石,一旦断供,再先进的设计也只能停留在图纸上。[无辜笑]
2025年中国商务部发布公告,将高纯度人造金刚石纳入出口管制目录,这一政策调整涉及纯度在99.9%以上、粒径在30—150微米之间的工业金刚石粉末,根据海关数据,美国2023年进口的工业金刚石粉末中,约80%来自中国供应商。
这类材料在半导体制造中扮演着基础角色,硅片切割需要使用金刚石线锯,切割精度直接影响芯片良品率,光刻机的镜头抛光工序要求表面平整度达到纳米级,只有特定粒径的金刚石粉末能满足这一标准,此外高性能芯片散热系统中,金刚石导热板的导热系数是铜的五倍。
河南商丘柘城县是全球主要的金刚石粉生产基地之一,该县拥有超过200家相关企业,年产能占中国总产量的90%以上,当地企业采用高温高压合成法生产人造金刚石,整个生产周期需要48—72小时,经过破碎、分级、提纯等十几道工序后,最终产品的纯度可以稳定在99.999%。
全球范围内,中国工业金刚石产量占比超过95%,美国虽然在上世纪50年代就掌握了人造金刚石技术,但由于生产成本高,大部分企业已经停产或转型,俄罗斯保留了部分产能,主要供应国内市场,印度近年来有一些新建产线,但产品主要集中在低纯度等级,难以用于尖端制造。
出口管制实施后的市场变化可以从价格数据看出,2024年1月,99.99%纯度的金刚石粉价格从80美元/公斤上涨至96美元/公斤,到3月份部分规格的价格突破120美元/公斤,一些美国采购商开始尝试通过新加坡、韩国等地的贸易商采购,但追溯源头仍然指向中国生产商。
荷兰ASML公司的EUV光刻机对金刚石粉有明确的技术要求,其光学系统中的13面镜片,每一面的表面粗糙度必须控制在0.1纳米以内,达到这种精度的抛光工艺,需要使用粒径在1—3微米之间、纯度99.999%的金刚石粉末,ASML的供应商名单中,中国企业占据了主要份额。
英伟达A100和H100等高端GPU芯片的功耗可达700瓦,为了解决散热问题,这些产品使用了金刚石薄膜或金刚石复合材料,相关供应链调研显示,目前能够批量供应这类材料的企业,大部分位于中国,替代方案如氮化铝或碳化硅,在导热性能上存在明显差距。
中国在这个领域的优势来自产业集群效应,郑州市拥有122家超硬材料企业,形成了从原料供应、设备制造、产品加工到应用研发的完整链条,河南四方达公司专注于金刚石工具,中南钻石主攻超硬材料合成,黄河旋风则覆盖全产业链,这种集聚让上下游协作成本大幅降低。
美国政府在2024年宣布了本土金刚石产能建设计划,拟投资的项目包括在俄亥俄州新建一条高压合成生产线,预计2027年投产,但行业人士指出,即使生产线建成,培养技术工人、优化工艺参数、建立质检体系,至少还需要两到三年时间,这意味着形成稳定供应能力可能要到2030年前后。
成本是另一个制约因素,中国企业生产一公斤高纯度金刚石粉的成本约50—60美元,而美国同等产品的成本估算在150—200美元,这种差距源于能源价格、人力成本和规模效应的综合作用,如果美国企业要以成本三倍的价格生产,产品在市场上几乎没有竞争力。
一些半导体设备制造商已经开始调整策略,日本某精密加工设备企业在2024年二季度增加了六个月的金刚石粉库存,韩国一家半导体材料供应商正在与印度企业洽谈技术合作,计划共同开发中等纯度产品,但这些措施能否完全替代中国供应,目前还不确定。
第三方市场的角色值得关注,越南、马来西亚等东南亚国家的贸易商发现了新商机,通过转口贸易来满足部分需求,但中国的出口管制政策要求获得许可证才能出口受控产品,这给转口贸易增加了合规难度,海关数据显示,2024年上半年中国对东南亚的金刚石粉出口量没有显著增长。
中国企业也在做出调整,一些生产商开始实施分级供应,对不同客户提供差异化的产品规格,用于消费电子的中低端产品保持正常供应,而用于尖端制造的高端产品则需要经过更严格的审核,这种做法让企业在遵守管制规定的同时,保持了市场灵活性。
从技术发展趋势看,化学气相沉积法(CVD)是另一种生产路径,这种方法可以生长出大尺寸的单晶金刚石,质量优于高温高压法产品,中国在CVD金刚石领域的专利申请量近年来快速增长,2023年占全球新增专利的40%以上,如果这一技术路线成熟,可能进一步扩大中国的优势。
稀土的案例提供了参考,中国在2010年代对稀土实施出口配额后,日本、美国等国家花了近十年时间才建立起部分替代产能,但即使到现在,全球70%的稀土加工仍然在中国完成,金刚石的情况有所不同,生产技术门槛相对较低,但产业链重建同样需要时间和投入。
半导体产业链的复杂性在于环环相扣,光刻机需要金刚石抛光镜头,芯片需要金刚石线锯切割硅片,封装需要金刚石刀具,任何一个环节的供应受限,都可能影响整个生产流程,这种相互依赖关系,让材料控制成为产业博弈的关键点之一。
未来几年,这一领域可能出现几种变化,美国和欧洲的本土产能会逐步建立,但短期内难以满足全部需求,中国企业可能会通过技术升级和海外布局来应对市场变化,而那些依赖金刚石的下游产业,则需要在成本、供应稳定性和地缘风险之间寻找平衡。
这场围绕工业材料的调整,本质上反映了全球产业链重组的大趋势,从芯片到原材料,从技术到市场,各国都在重新评估自身的产业安全,工业金刚石只是其中一个案例,但它揭示的问题具有普遍性:在高度全球化的今天,没有任何国家能够独立掌握所有关键技术和资源。
看了关于中国人造金刚石卡住美国芯片脖子的文章,评论区真是炸开了锅。
“以前总听说我们被卡脖子,这次终于看到咱们也掌握核心科技了!给中国的科研人员和工人们点个大大的赞!”
“没想到河南一个县就这么厉害,真是‘中国速度’和‘中国质量’的完美体现,这才是真正的深藏不露!”
“这说明啥?说明咱们埋头苦干是有效果的,别整天吹牛,像这样静悄悄地把事情做到极致,才是真本事。”
“优势是暂时的,我们必须清醒,当年日本半导体也很强,后来不也被打压了?千万不能松懈,要继续投入研发,扩大领先优势。”
“这是个好消息,但也要看到我们在高端芯片设计和制造上还有差距,希望金刚石的优势能反过来促进我们整个芯片产业链的进步。”
“出口管制是张好牌,但怎么打很重要。既要让对方感到压力,又不能把全球市场搞乱,破坏现有的产业链合作,这个度要把握好。”
“怪不得最近相关股票涨了不少,原来是有这个大背景,看来多关注国家产业政策,对投资真的有帮助。”
“价格涨了20%,最终会不会传导到我们买的手机、电脑上啊?希望不会对终端消费有太大影响。”
“这对国内的超硬材料企业是重大利好,估计能吸引更多资本和人才进入这个行业,形成良性循环。”
你觉得中国在人造金刚石上的优势,能持续多久,美国能快速找到替代方案吗?
官方信源:中华人民共和国商务部
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