政策与行业背景 - 中国商务部与海关总署于2025年10月9日联合发布公告，对包括金刚石在内的部分物项实施出口管制[1] - 美国商务部工业和安全局（BIS）早在2022年就对氧化镓、金刚石等超宽禁带半导体材料实施出口管制[1] 金刚石半导体材料特性 - 金刚石属于第四代半导体材料中的超宽禁带半导体，禁带宽度超过4 eV，具体为5.5eV，是硅的5倍[2] - 金刚石热导率高达2000 W/m·K，是硅的13倍，击穿场强为10×10^6 Vcm^-1，是硅的33倍，电子迁移率为2200 cm²/V·s[3] - 材料具有超宽禁带、超高热导、超强耐压三重特性，适用于高功率、高频、极端环境应用[3] 应用场景与性能优势 - 在新能源汽车800V高压平台中，可解决传统硅基IGBT的耐压与散热短板，提高整车性能与安全性[4] - 在高频通信领域，高载流子迁移率使其成为雷达系统、卫星通信的理想载体，金刚石基氮化镓异质结器件可实现结温降低50%、功率密度提升3倍[4] - 在量子计算中，金刚石色心（如NV中心）可作为量子比特，具有高操控精度且能在室温下操作，降低系统复杂性和成本[4] 日本技术进展与产业动态 - 日本佐贺大学于2023年开发出世界上第一个由金刚石半导体制成的功率器件，与JAXA合作专注于太空通信高频元件[6] - 日本公司Orbray已开发出2英寸金刚石晶圆量产技术，并正朝4英寸基板目标迈进，计划2029年首次公开募股[6] - 日本初创公司Power Diamond Systems于2023年成功开发提高金刚石功率器件载流能力的技术[6] - 日本企业如JTEC、EDP、住友电工等在金刚石生产、抛光技术和材料供应方面有深厚积累[7] 中国技术研发与产业化进展 - 西安交大王宏兴教授团队于2024年1月独立自主开发出2英寸异质外延单晶金刚石自支撑衬底并实现批量化[8] - 北京大学东莞光电研究院等团队在2024年12月成功开发出能批量生产大尺寸超光滑柔性金刚石薄膜的方法[8] - 吉林大学等团队在2025年2月宣布首次成功合成高质量六方金刚石块材，硬度达155GPa，比立方金刚石高40%，热稳定性突破1100℃[8] - 华为与哈尔滨工业大学在2024年联合申请了硅和金刚石三维集成芯片的混合键合方法专利，与厦门大学合作使芯片最高结温降低高达24.1℃[9] 中国相关企业布局 - 上市公司力量钻石与台湾企业签订半导体高功率金刚石半导体项目，研究半导体散热功能性金刚石材料[12] - 中兵红箭表示其功能金刚石产品可用于半导体、光学、散热、量子等领域，黄河旋风相关技术处于研发阶段[10] - 天岳先进通过MPCVD方法开展单晶金刚石生长研究，斯瑞新材布局铜金刚石材料，致尚科技的抛光设备可应用于金刚石[12] 产业化挑战 - 材料生长方面，金刚石单晶衬底尺寸远小于8英寸，限制芯片集成度与产量，推高成本[13] - 制备技术方面，化学气相沉积法生长速率仅为每小时几微米到几十微米，高温高压法易引入杂质与缺陷[13] - 掺杂技术面临困境，p型掺杂硼原子电离能高达0.37eV，n型掺杂磷原子会造成晶格严重畸变，迁移率急剧下降[13][14] - 器件制造中，传统半导体工艺与金刚石兼容性差，光刻和蚀刻环节存在挑战，超硬特性也给加工带来困难[14]