中国超硬材料打破国外垄断，助力高端芯片告别“高温烦恼”

◎王琼杰

今年的政府工作报告提出，抓住新一轮科技革命和产业变革历史机遇，全面增强自主创新能力，为高质量发展提供科技支撑。

当前，由碳元素组成的矿物——金刚石，在科技创新的引领下，实现了凤凰涅槃式的蜕变，要么成为了广为人知、风靡全球的钻石，要么变成了鲜为人知、战略性新兴产业的高端功能材料。

“技术创新不仅提高了企业的核心竞争力，还重塑了产业格局。我们在大尺寸金刚石单晶、高品级工业金刚石、培育钻石等核心领域，不仅实现了技术自主可控，还牵头制定了多项国家和行业标准。”中国兵器豫西集团中南钻石公司（以下简称“中南钻石”）创新工作室负责人胡来运表示。

世界钻石中国造

一提到钻石，大家并不陌生。前些年，钻石作为一种按克拉卖的奢侈品，动辄几万元甚至数十万元，让全球最大的百年老字号钻石生产公司戴比尔斯赚得盆满钵溢，并由此成就了“钻石恒久远，一颗永流传”这句全球家喻户晓的广告语。

然而，近几年来，随着中国培育钻石产业的蓬勃兴起，国际钻石价格一落千丈，价格腰斩。资料显示，2025年全球培育钻石销量占比已超40%，较2019年暴涨8倍。而2024年中国培育钻石产量约2200万克拉，同比暴增144.44%，占全球产量的63%。随着培育钻石产量的井喷式增长，钻石价格应声而落。目前，1克拉培育钻价格从峰值8000元跌至3500元，跌破同等品质天然钻的十分之一。

“目前，河南培育钻石毛坯年产2500万克拉，占全球60%以上产能。”来自“中国钻石之乡”商丘，河南省力量钻石股份有限公司（以下简称“力量钻石”）的董事长邵增明颇为自豪地说。目前全球培育钻石完成了从量变到质变的过程，放眼整个行业，中国培育钻石在欧美的消费市场已经占据了主流地位。由于需求的持续增长，培育钻石原石价格已连续上涨两个季度，每10颗培育钻石中就有7颗来自河南，世界钻石河南造已名不虚传、深入人心。

颇为瞩目的是，2025年10月，在第十五届中国河南国际投资贸易洽谈会上，力量钻石宣布通过高温高压法成功培育出一颗重达156.47克拉的钻石原石，并通过了国际宝石研究院（IGI）的鉴定，该钻石为目前已知全球最大的人工培育钻石单晶，刷新了2022年由Meylor Global公司保持的150.42克拉的世界纪录。此次突破标志着力量钻石的大颗粒单晶培育技术已迈入全球领先行列，进一步巩固了技术领先优势。

“自主创新是掌握产业发展主动权的核心密码。”深耕超硬材料领域30余年的胡来运表示，近年来，中南钻石加强科技创新，相继突破了克拉级Ⅱa型培育钻石、129.4克拉高品质培育钻石大单晶等关键技术，为河南培育钻石产业作出了突出贡献。

功能材料领域领风骚

与消费领域为人所熟知的培育钻石不同，用于高端功能材料的金刚石则在默默无闻地支撑国家战略性新兴产业。尤其近年来，随着高端金刚石材料进入国际半导体产业链，超硬材料从工业加工的利器扩展到了高端功能材料，助力我国超硬材料产业持续保持领先地位。

河南作为超硬材料产业的核心阵地，人造金刚石、立方氮化硼产量分别占全国的80%、95%，贡献全球70%以上的工业级人造金刚石产能，成为全球超硬材料重要生产研发基地。近年来，河南大力实施创新驱动发展战略，通过出台超硬材料产业链“1+5”行动方案、举办首届金刚石半导体大会、成立河南省超硬材料协会、揭牌河南省超硬材料产业技术研究院、组建中国金刚石集团等措施，不断巩固和提升超硬新材料产业传统优势。

据有关数据显示，仅2023年，河南省新材料领域培育省级“专精特新”中小企业349家，占全省新增的26.32%；培育国家级专精特新“小巨人”企业19家，占全省新增的36.54%；新增省级制造业头雁企业38家、重点培育头雁企业52家，分别占全省新增的38%、45.22%。

科技创新不仅让过去的不可能变成了可能，更让金刚石应用场景丰富多彩。作为材料界公认的“六边形战士”，金刚石正从生活消费奢侈品向高端功能材料跨越，并已成为未来芯片材料的重要研究方向。现在到河南，一提到金刚石，已不再局限于价格不菲的璀璨钻石，而是支撑高端制造、甚至是中国芯片的未来基石。

“近年来，随着人工智能对算力需求井喷，芯片的性能和功耗齐飞，散热已成为高端芯片发展的关键瓶颈。”邵增明介绍，力量钻石集中科研力量，攻克了金刚石散热片的生产技术，并实现了量产，导热率达到通用的现行铜材的5倍以上，相当于给芯片贴上了金刚石“散热贴”，让算力不再“发烧”。

“在高功率半导体领域，力量钻石也有了新突破。”邵增明如数家珍地说，“芯片制造过程中有一道工序，依赖某种金刚石材料，这种金刚石在工业金刚石中占比不到1%，极其稀少，却决定了芯片加工的精度和效率，此前该技术长期被国外垄断。公司通过自主创新，取得了该金刚石的核心技术，也荣获了国家科技进步奖二等奖，为我国芯片加工产业链补上了超硬新材。”

中南钻石也不甘落伍。近年来，以首席技师胡来运领衔的科研团队，打破国外技术垄断，相继突破“15mm×15mm以上功能性金刚石单晶片稳定量产”等关键技术，并且在产业化规模上对欧美日等传统技术强国实现了“弯道超车”，为国家战略领域提供关键材料支撑。

“手握‘金刚钻’，敢揽‘瓷器活’。在国际半导体和超硬材料圈，尺寸就是话语权。15mm×15mm这个指标在国际上是非常‘硬核’的，远超传统实验室样品，能够满足工业级‘方片’需求。中国能做到15mm级别的稳定量产，意味着在良率和成本上已经击穿了国际竞争对手的底线。”胡来运表示。

“科创与产业同频共振才能释放创新实效。以中南钻石为龙头，河南南阳已形成全球最完整的超硬材料产业链，从设备制造到终端应用的产业生态日趋完善，年产值向千亿级迈进。”胡来运表示。

发展前景更加可期

今年的政府工作报告强调，要培育壮大新兴产业和未来产业。实施产业创新工程，鼓励央企国企带头开放应用场景，打造集成电路、航空航天、生物医药、低空经济等新兴支柱产业。这为河南省以金刚石为主的超硬材料高质量发展提供了强大动力。

胡来运表示，让创新链与产业链精准对接，是激活新质生产力的关键。作为超硬材料行业的领军企业，中南钻石正加速推进创新成果从“实验室”走向“生产线”，聚焦战略性新兴产业，持续攻克功能性金刚石在声、热、光、电等领域的应用难题，加速布局量子传感、粒子探测、微波输能等电子器件的应用，推动超硬材料制备向绿色化、智能化转型。

“只有让创新更好赋能产业，让产业更好激发创新，才能形成相互促进的良性循环，培育更多向新求质的发展动能。”胡来运建议，要强化培育钻石产业链的顶层设计和宣传推广，让各地产业资源各展所长、有机协同；要推动超硬材料与新能源、航空航天、量子传感跨界融合，拓展“金刚石+”的产业生态；加大超硬材料产业高层次人才引进；充分发挥龙头企业带动作用，加大对超硬材料企业创新资金扶持。

锚定高端功能材料领域不放松，已成熟的消费市场也需要提升。胡来运说，在消费领域，公司成功实现了宝石级培育钻石的规模化生产，打破了国外巨头对钻石饰品领域主流原材料的垄断。这一突破不仅提升了“河南造”培育钻石的竞争力，更为全球培育钻石产业注入了新的活力。下一步，中南钻石将持续发力，着力提升中国在培育钻石消费市场的国际话语权。

“今年政府工作报告提出，优化入境消费环境，打造‘购在中国’品牌。在消费市场领域，力量钻石将立足东方美学，用现代设计打造传承中国文化的品牌，致力于实现品牌增值。同时依托钻石生产基地，推出工业文旅。”邵增明笑着说，“以前是中国人出境游到非洲买钻石，现在是国外游客慕名来到中国河南买钻石、体验钻石之旅，充分体现了‘购在中国’的吸引力。这是培育钻石的机会，更是河南的机会。”