钻石恒久远,河南土特产
发布时间:2025-10-28 01:33 浏览量:23
郑州高新区梧桐街121号,一台金黄色的六面体机器静静矗立,它就是1965年问世的中国第一台铰链式六面顶压机,正是这个看似笨重的装置,拉开了中国人造金刚石闪耀世界的序幕。
如今,那台早已退役的功勋压机,如今已成为中国超硬材料发展的见证者。1963年,中国第一颗人造金刚石就是在这里诞生,从此,中国人打破了国外的技术垄断,开启了自己的超硬材料产业之路。
10月9日,一则《2025年第55号》的公告,宣布对超硬材料相关物项实施新的出口管制。
这份看似普通的公文,却在全球半导体行业掀起了惊涛骇浪。
被管制的不是普通的金刚石,而是平均粒径小于等于50微米的人造金刚石微粉、特定规格的人造金刚石单晶、以及制造芯片必需的金刚石线锯和砂轮。
这些材料听起来陌生,却是芯片制造、航空航天、国防军工等高端领域不可或缺的“工业牙齿”。
而更令人意想不到的是,全球超过95%的人造金刚石,来自中国河南。
曾被当作爱情象征的钻石,早已成为大国高端制造的 "战略级食材",而中国河南,正是这枚 "战略食材" 的全球最大供应基地。
很多人刚看到管制清单时可能会困惑:钻石这东西不是用来做首饰的吗?怎么跟稀土、锂电池材料排到了一起?这恰恰暴露了对现代金刚石产业的认知偏差。所谓的金刚石管制,管的其实不是珠宝店里的钻戒,而是那些藏在产业链深处的工业级材料 —— 它们是芯片制造的 "冷却剂",是航空航天部件的 "手术刀",更是高端制造不可或缺的 "工业牙齿"。
金刚石,自然界最坚硬的物质。它有两个致命诱惑:一是极致的硬度,可切割万物;二是极佳的导热性,导热能力是铜的5倍。正是后者,让芯片产业如获至宝。当前芯片制程已逼近物理极限,3纳米、2纳米之后,散热成为最大瓶颈。温度控制不住,芯片性能再强也会“热崩”。而金刚石,是目前已知最好的散热材料之一。——将金刚石薄膜覆在芯片基底,热量可迅速导出,芯片寿命和稳定性大幅提升。换句话说,没有金刚石,未来高端芯片可能就“跑不动”。
随着 AI 芯片算力不断突破,单个芯片的功率密度已经达到传统芯片的 10 倍以上,就像把一台发动机塞进火柴盒,散热效率直接决定了芯片的性能上限。厦门大学马盛林教授的研究结果很形象,采用金刚石散热技术的 AI 芯片,计算能力能提升 3 倍,温度降低 60%,能耗减少 40%。你就说牛不牛吧?这意味着同样的机房,能跑出三倍的算力,省下近半的电费,对于抢时间的人工智能竞赛来说,这样的优势足以决定成败。
更关键的是,金刚石在芯片制造的全链条都不可或缺。第三代半导体碳化硅衬底需要打磨到镜面级别,粗糙度必须控制在 3 纳米以内,相当于足球场地面的突起不超过 1 毫米,完成这种精密加工的,正是镶嵌着 3 万号金刚石磨粒的特殊砂轮。而切割晶圆的线锯、抛光芯片的磨料,每一样都离不开特定规格的金刚石材料。没有这些 "工业牙齿",高端芯片就成了无法加工的毛坯,再先进的设计也只能停留在图纸上。
当我们看懂金刚石的战略价值,就不难理解为何管制措施会精准指向这些特定参数的产品 —— 它们不是普通商品,而是支撑高端制造的 "工业维生素"。而掌握这种 "维生素" 全球供应命脉的,正是中国河南。一组数据足以说明其统治力:全球人造金刚石产量中 95% 来自中国,而河南贡献了其中的 80%。郑州华晶一家企业的工业单晶年产能就达 21.4 亿克拉,培育钻石年产能 700 万克拉,商丘柘城县更是坐稳了全球最大金刚石微粉生产基地的位置。从原材料到设备制造,从工业级磨料到半导体用晶圆热沉,河南已经建成了全球最完整的超硬材料产业链。
但是,包括河南金刚石产业在内的整个行业,诞生和发展壮大的过程,同样是一部逆袭史。
中国人造金刚石的逆袭,可以说是一部典型的“技术突围—产业扩散—全球称王”的剧本。
时间回到上世纪50年代,欧美对人造金刚石技术严密封锁。中国工业要发展,切割、磨削、钻探,无一不需要金刚石。没有,还是老办法,克服困难自己造。
1958 年成立的郑州磨料磨具磨削研究所(简称 "三磨所"),如今被业内尊为超硬材料的 "黄埔军校",但在成立初期,面对的却是 "一穷二白" 的窘境 —— 当时全球金刚石市场被西方垄断,连最简单的工业磨料都要高价进口。1963 年,在国家科委的统筹下,三磨所接过了人造金刚石研制的重任,一群科研人员在简陋的实验室里,用自主设计的设备反复试验,终于成功合成出中国第一颗人造金刚石。三年后,中国第一颗立方氮化硼又在这里问世,从此打破了西方的技术封锁。
但这只是起点。实验室成功,不等于量产。真正让技术转化为产业优势的,是一场始于三磨所的 "裂变运动"。上世纪八九十年代,随着市场需求扩大,国家需要人造金刚石实现量产,三磨所的技术人员们走出实验室,带着图纸和经验下海创业。这种 "技术扩散" 像一颗种子落地生根:从郑州华晶、黄河旋风到四方达、力量钻石,如今河南超硬材料领域的龙头企业,创始人大多有着三磨所的背景。这些企业不仅延续了技术基因,更将科研成果快速转化为生产力,六面顶压机的产能不断突破,合成工艺持续迭代,硬是把人造金刚石的生产成本砍到了天然钻石的几十分之一。
其中最关键的设备:六面顶压机,被河南人不断改进、放大、普及,最终实现产能碾压。到今天,河南柘城县一个县,年产人造金刚石单晶60亿克拉,微粉100亿克拉,全球市场占有率超过70%。奠定了如今“世界金刚石看中国,中国金刚石看河南”的市场地位。
河南人的产业韧性在这场竞争中展现得淋漓尽致。当国际巨头还在固守天然钻石的溢价时,河南企业已经实现了全产业链的自主可控 —— 从原辅材料到专用设备,从工业制品到培育钻石,每个环节都掌握在自己手里。黄河旋风 2023 年启动的 CVD 多晶金刚石薄膜项目,仅用两年就突破了 8 英寸超薄晶圆热沉材料的量产技术,现在正朝着 12 英寸目标攻关;三磨所牵头研发的碳化硅减薄砂轮,上市即拿下国内 30% 的市场份额,直接打破了进口依赖。这种从技术到市场的快速响应能力,让河南在全球竞争中占据了绝对主动。
最具戏剧性的是河南对全球钻石市场的价格重塑。曾被戴比尔斯用 "钻石恒久远,一颗永流传" 包装成奢侈品的钻石,在河南的量产能力面前褪去了神秘面纱。培育钻石与天然钻石化学成分完全一致,硬度、折射率等指标毫无差别,但价格仅为天然钻石的 30%-50%。当河南一年产出超过 120 亿克拉工业级人造金刚石、600 万克拉钻石原石时,国际钻石巨头再也无法维持垄断定价,曾经高不可攀的 "爱情象征",硬生生被河南人做成了 "亲民土特产"。
有意思的是,河南人不只做工业金刚石,还顺带“收拾”了天然钻石市场。过去,“钻石恒久远,一颗永流传”的广告语把钻石捧上神坛,价格居高不下。但人造钻石在成分、硬度、光泽上与天然钻石无异,价格却只有后者的三分之一甚至更低。河南量产金刚石之后,全球钻石价格应声下跌。“以前结婚必须买天然钻,现在年轻人改买培育钻,一样闪,还便宜。”一位郑州珠宝商说。从工业材料,到消费珠宝,河南把“金刚石”做成了贯通高低端的产业链。
以前的“钻石恒久远,一颗永流传”,现在已经不折不扣的变成了“钻石恒久远,河南土特产”。
今天的河南,每年产出约120亿克拉工业级人造金刚石和超过600万克拉钻石原石。这些看似遥远的工业材料,早已通过各类终端产品融入我们的生活。
从三磨所技术人员下海创业,到河南形成全球最完整的金刚石产业链;从1963年第一颗人造金刚石的诞生,到如今占据全球95%以上的工业金刚石产量——这是一场跨越六十年的产业长征。
回看这段历史,颇有戏剧性。
一项被“卡脖子”的技术,在国家任务中萌芽,在市场化浪潮中扩散,最终在一个中部农业大省开花结果,反向影响全球产业链。而今,当金刚石成为芯片散热的关键材料,当中国在全球半导体竞争中稳步前行,河南的人造金刚石,已不仅是“土特产”,而是大国工业中一枚沉甸甸的筹码。——它提醒我们:真正的高端制造,往往起步于不起眼的材料;而真正的产业安全,永远建立在自主可控的基石之上。