關(guān)注新材料新領(lǐng)域新賽道打造金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動(dòng)能

文/萬煊 呂燎宇

將傳統(tǒng)金剛石產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)相融合，開拓全新賽道，加快金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)布局, 打造超硬材料產(chǎn)業(yè)新高地

金剛石被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)的“牙齒”，也有“材料之王”的美稱，上到芯片加工尖端技術(shù)和國防領(lǐng)域，下到汽車零部件加工制造業(yè)，均離不開它。金剛石半導(dǎo)體是指將金剛石用作半導(dǎo)體材料的技術(shù)和產(chǎn)物。由于金剛石具有極高的熱導(dǎo)率、電絕緣性、硬度和化學(xué)穩(wěn)定性，金剛石半導(dǎo)體可用于制造高功率、高頻率和高溫環(huán)境下工作的電子器件，如微波器件、功率放大器和高速晶體管等?！笆奈濉币?guī)劃中金剛石作為第四代半導(dǎo)體的原材料，是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的代表。在此背景下，浙江應(yīng)積極推進(jìn)金剛石產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，加快金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化布局，打造超硬材料產(chǎn)業(yè)新高地，實(shí)現(xiàn)換道超車。

我國金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化情況

我國的人造金剛石產(chǎn)量為世界第一，并且其中超過八成產(chǎn)自河南，因此在金剛石相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域，河南一直擁有長期積累優(yōu)勢。經(jīng)過五十多年的發(fā)展，河南實(shí)現(xiàn)了由我國超硬材料的研究開發(fā)中心向超硬材料及制品的研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化基地轉(zhuǎn)型，初步形成了一個(gè)以超硬材料為先導(dǎo)、制品為核心、原輔材料和專用設(shè)備儀器為基礎(chǔ)、公共技術(shù)服務(wù)體系為支撐、產(chǎn)業(yè)群體比較集中和相對完善的特色高技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈，成為我國超硬材料大省。目前，河南在金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面已經(jīng)具有領(lǐng)軍優(yōu)勢，擁有四方達(dá)、黃河旋風(fēng)、力量鉆石等一批金剛石產(chǎn)業(yè)的金字塔尖企業(yè)，舉辦了全球第一屆金剛石半導(dǎo)體大會(huì)。

但是，整體上國內(nèi)金剛石發(fā)展大而不強(qiáng)，在高端裝備、電子級材料等眾多領(lǐng)域處于落后地位，中國金剛石產(chǎn)業(yè)主要集中在中低端應(yīng)用市場，珠寶領(lǐng)域的人造鉆石市場在國內(nèi)蓬勃發(fā)展。在CVD金剛石研究領(lǐng)域，從專利分布看，美國、歐洲、日本的研究處于領(lǐng)先地位，我國發(fā)展相對緩慢，原創(chuàng)性研究偏少。

浙江金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化概況

（一）優(yōu)勢分析

金剛石半導(dǎo)體對技術(shù)、工藝、材料都具有極高要求，浙江在金剛石產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面暫不處于強(qiáng)勢地位，但是仍具有較大的發(fā)展空間。

科技創(chuàng)新成果不斷。例如浙江晶盛機(jī)電股份有限公司旗下在虞子公司晶信綠鉆研發(fā)團(tuán)隊(duì)成功完成10克拉級人造鉆石的培育，這標(biāo)志著晶盛機(jī)電在進(jìn)軍大尺寸人造金剛石產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，取得了關(guān)鍵核心技術(shù)的重要突破；浙江工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院胡曉君教授團(tuán)隊(duì)研究成果“Diamond formation mechanism in chemical vapor deposition”于2022年4月13日被美國國家科學(xué)院院刊《PNAS》在線報(bào)道。

重點(diǎn)企業(yè)實(shí)力強(qiáng)勁。浙江本土的金剛石產(chǎn)業(yè)和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)均有行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，寧波晶鉆科技是國內(nèi)最早專業(yè)從事CVD金剛石工業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)，其自主研發(fā)的CVD裝備已迭代至第10代，CVD大單晶金剛石產(chǎn)量占據(jù)全球總產(chǎn)量四分之一的市場份額；杭州鑫磊集團(tuán)在甘肅東鄉(xiāng)縣啟動(dòng)大尺寸集成電路金剛石基片生產(chǎn)基地項(xiàng)目，規(guī)劃總投資15億元，前期計(jì)劃購置200套第四代半導(dǎo)體的研發(fā)、生產(chǎn)、檢測、分析、測試設(shè)備。項(xiàng)目投產(chǎn)后，產(chǎn)能約9萬片/年，預(yù)計(jì)完成銷售額9億元。

科創(chuàng)平臺持續(xù)壯大。浙江目前在金剛石材料研發(fā)領(lǐng)域主要有莫干山金剛石研究中心、浙江工業(yè)大學(xué)—唐合科技金剛石聯(lián)合研究院等研究機(jī)構(gòu)，半導(dǎo)體研發(fā)領(lǐng)域則主要有浙大杭州科創(chuàng)中心先進(jìn)半導(dǎo)體研究院、浙江清華長三角研究院半導(dǎo)體應(yīng)用技術(shù)研究所、浙江省求是半導(dǎo)體高端裝備制造企業(yè)高新技術(shù)研究開發(fā)中心等研究機(jī)構(gòu)。

產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目投資規(guī)模龐大。近年來，浙江企業(yè)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)加大力度布局，進(jìn)行了大范圍大規(guī)模的投資。浙江旺榮半導(dǎo)體有限公司在麗水經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)投資建設(shè)8英寸功率器件項(xiàng)目，總投資50億元，分兩期建設(shè)，達(dá)產(chǎn)后將實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)72萬片8英寸功率器件芯片，年產(chǎn)值60億元。浙江大和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)園三期建設(shè)項(xiàng)目總投資近20億元，由浙江盾源聚芯半導(dǎo)體科技有限公司和浙江富樂德半導(dǎo)體材料科技有限公司投資建設(shè)，項(xiàng)目全部滿產(chǎn)后，浙江大和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)園將實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值近50億元。

（二）劣勢分析

浙江在金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化過程中主要受到原材料、技術(shù)、平臺等方面制約，因此存在相應(yīng)的劣勢。

缺乏金剛石高質(zhì)量原材料。供給問題十分明顯，純度高的天然金剛石供不應(yīng)求，而人造金剛石又會(huì)因?yàn)楣に噯栴}，不適合制造半導(dǎo)體，國內(nèi)金剛石產(chǎn)地產(chǎn)量前四位分別是遼寧、山東、湖南、江蘇四省，浙江本土缺乏天然金剛石礦床，所以金剛石原材料主要依靠進(jìn)口，導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格高企。

缺乏金剛石行業(yè)頂尖企業(yè)。國內(nèi)金剛石行業(yè)的龍頭企業(yè)大多在河南，浙江真正能夠進(jìn)入金字塔高端、具有集群帶動(dòng)性的本土龍頭企業(yè)依然較少，缺乏具有科技實(shí)力與超大規(guī)模的行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，無法帶頭構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

缺乏產(chǎn)業(yè)集聚。由于資源缺乏、頭部企業(yè)缺失、產(chǎn)業(yè)園缺少等原因，導(dǎo)致浙江金剛石的產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)不足，對于產(chǎn)業(yè)的半導(dǎo)體化升級缺乏底部支撐。

對策建議

傳統(tǒng)的金剛石大多使用于超硬材料市場與培育鉆石市場，但這些市場規(guī)模僅為百億級別，而半導(dǎo)體則是萬億級別的超大規(guī)模市場。為了發(fā)展第四代半導(dǎo)體新材料，需要將傳統(tǒng)金剛石產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)相融合，開拓全新賽道，加快金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)布局。

積極加快技術(shù)研發(fā)。針對當(dāng)前世界范圍內(nèi)金剛石半導(dǎo)體尚處于技術(shù)研發(fā)階段的現(xiàn)狀，一是加快關(guān)鍵共性技術(shù)攻關(guān)，針對金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化所需的金剛石晶體培育方法、大尺寸晶圓制作工藝等目前亟需的關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行研發(fā)攻關(guān)；二是加快形成研發(fā)合力，對于金剛石在半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)研究，需要金剛石和半導(dǎo)體有關(guān)研發(fā)部門積極配合，共同研發(fā)第四代半導(dǎo)體，實(shí)現(xiàn)重大科技項(xiàng)目攻關(guān)，加快科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化；三是加快國際化專家智庫團(tuán)隊(duì)建設(shè)，以浙江大學(xué)的專家團(tuán)隊(duì)為依托，邀請金剛石、材料學(xué)、半導(dǎo)體、集成電路等方面的國內(nèi)外知名專家學(xué)者加入，進(jìn)行金剛石半導(dǎo)體的研發(fā)和智庫討論。

積極提供政策支持。主要從資金、項(xiàng)目、產(chǎn)業(yè)空間等方面進(jìn)行政策支持。一是提供產(chǎn)業(yè)基金政策，對在金剛石半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化或技術(shù)突破的企業(yè)，給予產(chǎn)業(yè)化資金獎(jiǎng)勵(lì)或研發(fā)資金獎(jiǎng)勵(lì)，暢通融資渠道，提高土地供給，加快新材料創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化；二是提供政策性貸款，加快金剛石半導(dǎo)體重大項(xiàng)目落地，推動(dòng)國家制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級基金對項(xiàng)目責(zé)任企業(yè)的投資，緩解企業(yè)資金鏈緊張問題；三是提供人才引培政策，對于金剛石半導(dǎo)體有關(guān)的技術(shù)人才，提供生活保障、項(xiàng)目獎(jiǎng)勵(lì)、職稱評聘等方面的專項(xiàng)政策支持。

積極創(chuàng)建新型支撐平臺。從科研、制造和企業(yè)服務(wù)等方面，為金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供平臺支撐。一是建立科技創(chuàng)新平臺，加快建設(shè)新型實(shí)驗(yàn)室，為金剛石半導(dǎo)體技術(shù)研發(fā)提供平臺，深度參與金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，條件成熟時(shí)申請建立國家工程研究中心、國家工程實(shí)驗(yàn)室、國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；二是建立產(chǎn)業(yè)發(fā)展平臺，大力建設(shè)新型金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)園，幫助企業(yè)孵化、重大項(xiàng)目落地投產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)配套設(shè)施安置，加快形成產(chǎn)業(yè)集聚；三是建立公共服務(wù)平臺，主要提供創(chuàng)業(yè)輔導(dǎo)、技術(shù)支持、市場開拓、政策咨詢等服務(wù)，引導(dǎo)產(chǎn)融對接、產(chǎn)需對接。

積極開展企業(yè)梯度培養(yǎng)。實(shí)現(xiàn)強(qiáng)鏈，在金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上下游培育不同分工或?qū)崿F(xiàn)跨領(lǐng)域融合的龍頭領(lǐng)軍企業(yè)，依靠這些金字塔尖的企業(yè)形成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，維護(hù)產(chǎn)業(yè)生態(tài)；實(shí)現(xiàn)補(bǔ)鏈，支持中小企業(yè)發(fā)展，加快新型科技企業(yè)孵化，創(chuàng)建公共服務(wù)體系；支持企業(yè)申報(bào)國家、省級相關(guān)技術(shù)專項(xiàng)和示范工程，積極參與專精特新、單項(xiàng)冠軍、瞪羚、雄鷹等企業(yè)資格資質(zhì)評定。

積極構(gòu)建高能級產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。以“政府+科創(chuàng)平臺+產(chǎn)業(yè)園+龍頭企業(yè)”的形式開辟金剛石產(chǎn)業(yè)的半導(dǎo)體新材料細(xì)分賽道，提前進(jìn)行“1+11”金剛石半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)布局，全力打造全產(chǎn)業(yè)鏈新型半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，形成以浙江為原點(diǎn)輻射長三角地區(qū)的大市場和產(chǎn)業(yè)鏈，引育高端人才、孵化新型企業(yè)、引進(jìn)先進(jìn)科技、建設(shè)新型產(chǎn)業(yè)平臺，加強(qiáng)金剛石半導(dǎo)體與其它產(chǎn)業(yè)的深度融合，為傳統(tǒng)半導(dǎo)體所涉及的芯片、光伏、汽車、軍工等產(chǎn)業(yè)賦能增效。