点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:半导体“材料之王”金刚石,如何走出实验室?
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

半导体“材料之王”金刚石,如何走出实验室?

来源:光明网2026-01-09 11:20

  被视为“终极半导体”的金刚石,正站在产业化最关键的十字路口。

  从性能上来讲,金刚石拥有出色的散热能力、宽禁带等优势,理论上能完美解决芯片发热的世纪难题,支撑人工智能、高功率雷达等前沿科技走向下一个世代。

  然而,当学术界的赞誉归于平静,产业界的疑问开始浮现:这颗材料领域明珠,为何迟迟无法照亮生产线的现实?2025企创融通汇宽禁带半导体材料专场活动中,来自学界业界的专家们就这一问题进行了深入讨论。

半导体“材料之王”金刚石,如何走出实验室?

图片由AI生成

  从实验室到生产线,要攀上层层阶梯

  金刚石的产业化之路,并非简单的技术平移,而是要跨越材料制备、加工工艺、成本控制三大核心壁垒,每一道阶梯都暗藏挑战。

  首先,制造大尺寸、高质量的单晶金刚石非常昂贵。“金刚石在半导体应用方面的难点,第一个是材料制备本身,真正的挑战在于如何实现低成本化。”西安电子科技大学教授任泽阳表示。同时,如何有效地在金刚石中进行“掺杂”让其变为能被精准控制导电性的半导体材料,仍然是一个基础科学难题。任泽阳认为,这需要从材料物理角度寻求新的掺杂机制。

  加工金刚石本身也是一个难题。金刚石是硬度最高的材料,切割和打磨它消耗巨大。上海征世科技股份有限公司教授级高工尹利君表示,切割一片25毫米见方的晶片,材料损耗就可能超过1毫米,这对于本身就很薄的衬底来说成本很高。美国国家发明家科学院院士、杭州银湖激光科技有限公司董事长蒋世彬也解释了激光加工的复杂性:激光作用下,金刚石容易先变成石墨,使得精确控制变得困难。

  成本是决定性的门槛。无论性能多好,如果价格太高,市场就难以接受。目前,金刚石最现实的应用领域是热管理。尹利君分享了一个现实需求:客户希望一片10mm x 10mm的金刚石散热片,成本不超过一百元。这直接点出了当前产业的核心任务:如何让用户“用得起”。

  技术之外,确立良性竞合规则

  技术挑战是明线,而产业生态的潜在风险则是暗流。回顾蓝宝石、碳化硅等新材料产业的发展历程,“一哄而上、过度内卷”的循环并非杞人忧天。

  怎样避免重蹈覆辙?

  与会专家们从不同角度给出了构建健康生态的共识。尹利君认为核心在于脚踏实地,避免过度炒作:“行业需要稳步发展,企业应聚焦于解决实际技术问题,而非盲目跟风。只要不忽悠,扎实做事,就能减少非理性竞争。”

  蒋仕彬则从应用多元性上看到了乐观因素:“我认为金刚石可能不会像蓝宝石那样内卷。因为金刚石的应用场景非常多元,如光学、电学、声学、热学等,不像蓝宝石应用相对单一。”他认为,多元化的应用天然分散了竞争压力。

  北京特思迪半导体设备有限公司总经理刘泳沣指出,一定程度的内卷可能难以完全避免,但要避免恶性竞争,“企业必须走差异化竞争和持续技术创新的道路,找到并深耕特定的细分市场”。河南惠丰金刚石有限公司总经理王志强也认为,他建议企业在关注当前热点的同时,可以差异化地布局一些有潜力的细分方向。

  更深层的共识在于,健康的竞争必须建立在持续创新和有效保护的基础上。任泽阳分析,对企业而言,“避免内卷的唯一途径是不断创造有技术壁垒的新产品,进入别人无法轻易进入的赛道”。武创芯研科技有限公司总经理张适表示:“知识产权保护的强弱是关键。如果一项新技术或新产品很快被模仿,技术壁垒被迅速拉平,价格战就难以避免。”这要求整个产业环境必须形成尊重创新、保护创新的氛围,让投入研发者能获得合理回报,从而形成“创新-获利-再创新”的良性循环。

  瞄准特色领域,实现不可替代价值

  面对系统性问题,需要的是系统性解法。尽管挑战很多,但产业界并没有等待。一条从易到难、从现实应用着手的发展路径正在变得清晰。

  散热管理被认为是金刚石最快能产生商业价值的领域。随着电子设备功率越来越大,散热问题日益突出,这为金刚石提供了明确的应用场景。通过在这个领域实现批量应用,可以为整个产业链积累经验、降低成本。蒋世彬这样描述这个过程:“金刚石昨天的应用是珠宝,今天的应用是散热片,后天的应用才是半导体。”

  技术创新是解决问题的根本方式。无论是改进切割技术,还是研发新的生长设备,都需要在具体环节上持续投入。北京特思迪半导体设备有限公司总经理刘泳沣指出,金刚石加工最终取决于界面质量,这需要整个产业链在抛光等精密技术上共同努力。这种在具体技术点上的突破,比等待单一的重大发明更为实际。

  同时,产业界也在探索半导体之外的应用方向。王志强提到,金刚石粉体正从传统的研磨,向导热复合材料、生物医疗等领域扩展。这些多元化的探索,有助于分散风险,并为材料找到更广阔的市场。

  人工晶体研究院副院长杜洪兵在总结时引用了一句话:“路虽远,行则将至;事虽难,做则必成。”金刚石的产业化不是一蹴而就的,它需要面对具体的材料、加工和成本问题,通过聚焦现实应用、持续的技术改进和多元探索,逐步向前推进。

  从实验室走向生产线,注定是一场长跑,需要“耐心资本”与国家战略的持续支持,陪伴技术跨越从实验室到市场的“死亡之谷”。(记者 李欣哲)

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 春暖农忙

  • 浙江嘉兴:城市文旅新地标助力春季旅游消费

独家策划

推荐阅读
记者24日从农业农村部获悉,农业农村部近日印发通知,督促指导各地依法严厉打击坑农害农、危害粮食安全和农产品质量安全违法行为,守护群众“舌尖上的安全”,持续夯实国家粮食安全根基。
2026-03-25 10:22
氢能兼具能源、资源、储能介质三重属性,氢能产业科技含量高、低碳属性强、发展空间大。通知提出到2030年,通过应用规模扩大,推动氢能应用技术、工艺、装备创新突破,实现燃料电池、电解槽、储运装置和材料等迭代升级,推动氢能成为新的经济增长点,支撑实现经济社会发展全面绿色转型。
2026-03-25 10:21
林间密密麻麻的印痕,正是东北虎豹国家公园生态环境越来越好的体现。在科技守护与不懈坚守下,东北虎豹国家公园的生态成果愈发显著:东北虎和东北豹的数量由公园试点初的27只和42只,增长至当前的70只和80只左右。
2026-03-25 10:11
国家卫生健康委和中国气象局24日联合发布首期全国花粉浓度预报服务提示,为公众提供精准防护指引。目前正值春季,以木本植物花粉传播为主,建议过敏人群及时关注本地花粉浓度和种类变化,必要时明确过敏原,提前做好防护和出行安排。
2026-03-25 10:04
自然资源部日前发布四川省冕宁县牦牛坪矿区稀土矿资源储量核实勘查项目成果,矿区新增稀土资源量966.6万吨。据悉,牦牛坪矿区稀土矿资源储量核实勘查项目还新增伴生萤石资源量2713.5万吨、伴生重晶石资源量3722.8万吨,均达到超大型规模,具有重大战略意义。
2026-03-25 10:00
记者了解到,自20世纪60年代推广杂交玉米种以来,我国玉米的单产提高了约2.7倍,其中51%的增益都来自优良杂交种的选育与应用。进一步研究发现,在现代杂交育种过程中,玉米的基因有害变异被不断清除或互补,并且,杂交种中有害等位基因被抑制表达的比例与其产量和育成年代同步增长。
2026-03-24 09:29
2023年,国务院部署开展专利转化运用专项行动(以下简称“专项行动”)。教育部科学技术与信息化司司长周大旺表示,教育部着力畅通科技成果转化的链条,加速把高校丰富的专利转变为产业发展的红利。
2026-03-24 09:28
走进内蒙古博物院的有机质文物修复室,时间似乎放慢了脚步,空气中透着静谧,只有工具偶尔轻碰的细微声响。”  无机质文物修复室里,文物修复师季园园展示了另一种“手术”场景。
2026-03-24 09:28
柳申滨最初以针刺治疗皮肤炎症及穴位敏化机制为切入点,试图探寻针刺调控皮肤靶器官的效应规律。”  通过和临床医生交流,柳申滨了解到,在压力、焦虑等心理应激状态下,特应性皮炎患者的皮肤炎症会显著加重。
2026-03-24 09:28
全球最大人工智能(AI)模型API聚合平台OpenRouter最新数据显示,3月16日至3月22日,全球AI大模型总调用量为20.4万亿Token,环比增长20.7%。”
2026-03-24 09:28
杂交稻的大面积推广显著提升了水稻产量,但其生产长期依赖程序复杂、成本高昂且需年年重复的杂交制种过程。
2026-03-23 09:40
近日,澳大利亚一位机器学习领域科技企业家,通过人工智能大模型自行设计肿瘤疫苗,救治自家患癌宠物犬的故事广受关注。
2026-03-23 09:39
记者从中国石化获悉,我国首套全链条国产化溶液法聚烯烃弹性体工业化装置在天津进入试运行,相关生产技术取得原创性突破,将有效缓解我国光伏等战略性新兴产业对该材料的进口依赖。
2026-03-23 09:33
中国气象局日前发布了2025年度“中国十大气象科技进展”。3年来,评选工作有效推动气象科技成果涌现,助力资源共建共享,大力弘扬科学家精神,促进气象教育科技人才一体推进,持续激发科技能力和人才活力。
2026-03-23 09:32
3月22日是第三十四个“世界水日”,第三十九个“中国水周”同步开启。以非常规水利用为例,我国近年来在农业节水增效、工业节水减排、城镇节水降损等领域取得显著成效。
2026-03-23 09:28
“遥感是人们在距离和感官上的延伸,是认知地球、探查资源、监测环境的重要技术手段。本次活动由全国科学道德和学风建设宣讲教育领导小组主办,中国科协科学技术传播中心、湖南省科学技术协会、中南大学、光明网联合承办。
2026-03-20 09:42
每年春季,花粉过敏会给不少人带来困扰。该检测试剂盒采用微量血清特异性洋白蜡花粉过敏原IgE定量检测,用以辅助诊断,成为目前用于花粉症精准诊断的主要方法。
2026-03-20 09:39
3月18日,记者从新疆电力交易中心有限公司获悉,自2010年启动“疆电外送”以来,新疆累计外送新能源电量已达3043.6亿千瓦时,约占总外送电量的三成。
2026-03-20 09:39
吕小康:从现实语义上看,情感AI既指能够识别、理解、模拟和响应人类情感的人工智能技术,也指基于这类技术设计和开发的情感智能体。吕小康:为引导青年群体健康使用情感AI,还需要进一步加强协同治理,培育积极有益的陪伴型人工智能应用环境。
2026-03-20 09:36
据3月17日农情调度,全国早稻育秧已三成半,同比略快。据介绍,北方冬小麦当前的田管重点是继续促进弱苗转化升级,抓好病虫防控,防范春旱、倒春寒、干热风等灾害。“近日国家启动投放1000余万吨氮磷及复合肥储备,作为国家化肥储备重要承储主体,全国供销合作社系统农资企业积极按要求将储备化肥及时集中投放市场,稳定市场价格。
2026-03-20 09:36
加载更多