科技行业散热需求背景: AI算力在2020年左右更多是设想，近年来应用场景快速开拓，以美股为首的科技公司业绩暴涨推动科技流发展，算力增长带来显著热力需求，热点问题突出，需求趋于刚性。高温对科技行业存在三方面影响：过高温度会导致芯片性能直线下降；加速电子元器件老化，缩短常规使用的寿命；增加电力消耗，推高经营成本。金刚石作为第四代半导体材料，在性能参数上优于传统材料，其禁带宽度、击穿场、热导率、电子迁移度、硬度等参数较硅、碳化硅有几倍到10倍以上的差异。具体来看，金刚石具有三大核心优势：其一，超高热导率（超2000），远超硅（约100）、碳化硅（约500），能解决高功率器件过热问题，提升器件寿命和可靠性；其二，电学优越性，其宽带隙和高击穿场特性使其能在更高电压、更高频率下稳定工作，适配高功率半导体、射频器件等；其三，稳定性强，耐腐蚀、耐高温、耐强辐射，适用于航空航天、工业军工等领域。

　　应用方向与障碍: 金刚石在科技行业的应用方向主要有两个：一是半导体散热，当前为最成熟、最可能产业化应用的方向。由于半导体产业遵循摩尔定律向埃米级别发展，芯片尺寸极小但功率增大，热管理需求提升，而金刚石凭借远超同类材料的热导率，可通过制成散热片、散热基板等方式解决半导体散热问题；二是金刚石半导体器件，目前处于研发初期但潜力大，适用于高频射频器件、通信卫星等领域。金刚石发展面临两大障碍：其一，成本高，无论是高温度高压力还是CVD生产的基本工艺，大尺寸金刚石的生产所带来的成本远超硅、碳化硅（成本超10倍），客户会重点考量此因素，当前键合材料是解决成本问题的核心方式之一；其二，存在技术瓶颈。

　　行业发展历史: 天然金刚石的应用可追溯至14世纪，人造金刚石技术由美国和欧洲率先开发，美国于1955年左右实现将碳转化为人造金刚石，开创工业金刚石先河。中国金刚石产业起步于1963 - 1968年，因当时美国为首的国家对我国实施禁运，人造金刚石被列为国家重点研究项目，相关领域聚集了多位国务院特殊津贴专家。产业发展可分为三个阶段：六几年至九几年为稳定发展期，九几年至2010年进入快速发展阶段，此期间河南在产业中占据举足轻重地位；2011年至今进入高水平质量的发展阶段，应用领域从工业化向高精尖科学技术板块拓展。河南对产业支持力度较大，上一任河南省委书记曾担任超硬材料产业链链长，当地企业逐渐国有化。

　　当前市场现状: 中国是全球最大的金刚石生产国，工业单晶领域市占率超90%，其中河南为核心产区，占中国金刚石产能的80%以上。产业规模方面，国内超硬材料相关企业超4万家，河南有几百家，上市公司约10家，专利数量约3.4 - 3.5万件。市场增长方面，2024年单晶市场规模约50亿，同比实现两位数增长，预计2025年将有较大增长。应用结构上，工业金刚石在磨料模具领域占据主导地位，其他领域的应用正逐步渗透。

　　核心技术对比（高温度高压力vs CVD）: 高温度高压力法是最早实现工业化的人造金刚石合成技术，其原理是模拟地球深部高温度高压力环境，将碳源与触媒混合，通过高温高压转化为金刚石。该技术主要使用六面顶压机（型号有600、700、800、900及最新的1000开头设备），设备及零部件均为国内制造且零部件禁止出口。产品颗粒度较大（几毫米到几十毫米），晶体完整性较好，大多数都用在工业领域的刀具、模具、拉丝模及培育钻，生产的培育钻以1 - 3克拉居多，部分优质厂家能批量生产3 - 6克拉产品。

　　CVD法是将含碳气体（如甲烷）与氢气混合，经微波、热丝或等离子等方式激发分解为碳自由基，在衬底表面沉积生长金刚石薄膜或晶体。根据激发方法不一样，CVD技术分三种：MP - CVD能量集中、等离子纯度高，可生产大尺寸金刚石，是国内主流设备（部分设备成本大几百万）；热丝CVD设备简单、成本低（为MP - CVD的1/10到30%），适用于刀具涂层及散热领域；直流电弧CVD沉积速率快，大多数都用在厚膜生产。CVD法产品可生产3 - 10克拉（部分公司能生产几十克拉甚至上百克拉），具有纯度高、缺陷少的特点，大范围的使用在高科技领域及大克拉培育钻。

　　两种技术生长周期差异大，高温高压法生长周期通常为5 - 7天，同尺寸CVD法产品需约3周，因此CVD法生产所带来的成本更高，但可实时观察生长环境并调整，减少瑕疵及应力问题。

　　技术发展的新趋势与成本变化: CVD技术进步明显，MP - CVD设备从6千瓦升级到125千瓦，每次升级使产能提升1 - 2倍，效率明显提高。同时，从设备组装、等离子技术到人工切割、半自动/自动打磨加工，上中下游各环节发展迅速，实现了逐年成本下降与效率倍增。

　　2022年是金刚石行业重要节点，力量钻石等企业先后上市，上海真是、宁波金钻等成为准上市公司，山东、湖南、广东、成都等地企业（如湖南良辰、广东优普莱、成都沃特赛恩）批量引入设备，推动供应链明显提升。2022年也是培育钻高价的最后一年，2023年后因设备批量上量，培育钻价格明显下跌。

　　受培育钻毛利下降（此前毛利超80%）影响，企业逐渐转向科技领域研发，探索高利润产品。2020年后，金刚石相关成本下降趋势显著，年降幅达30% - 50%，得益于技术进步及设备效率提升。

　　金刚石铜与薄膜: 金刚石铜应用场景多、需求大，用于功率半导体、激光器、AI芯片等市场，散热组件市场超20亿美元。其优势显著，普通材料热导率几十到三四百，金刚石铜达400 - 800，标准产品达600 - 800。金刚石薄膜由北大与港大教授研发，成果发表于《Nature》，厚度为纳米至几十微米，有独立空间，可自主剥离、折叠、弯曲，在光学、量子及高端消费电子（如AR/VR眼镜）中有应用潜力。AR/VR眼镜当前以翻译等功能为主，未来向游戏等高精度需求发展时，薄膜应用空间将扩大。

　　金刚石涂层与键合材料: 金刚石涂层厚1微米到几百微米，沉积于机体表面，可提升耐磨性与耐腐蚀性。典型应用如金刚石微钻，用于单晶硅等材料加工，比传统刀具品质高、能降本增效。部分未上市公司去年、前年亏损，今年单月净利润300 - 400万，年净利润约四五千万，主要客户为PCB领域，目标客户有胜宏、平潭高科、英伟达等。键合材料中，金刚石铜应用场景突破快。华为2023 - 2024年与不同学校合作申请专利，2024年专利涉及硅和金刚石三维集成芯片混合法，用于器件散热；华为与厦大合作在先进封装领域突破，应用金刚石材料使芯片封装热阻降约30%。

　　国外头部企业动态: 国外金刚石行业以美国和日本头部企业为主。美国达曼方瑞公司于2012年创立，目前未上市，估值约20亿美金。其发展历史包括：2015年推出首块单晶钻石；2017年建成新厂实现产量翻倍，并收购瑞爱珠宝品牌；2022 - 2023年开展收并购；2023年生产出直径100毫米、重110克拉的世界最大单晶金刚石；2024年计划在西班牙投资7 - 8亿美金（约35 - 40亿人民币）建设新工厂，用来生产金刚石芯片及科学技术板块产品。在科技应用方面，达曼方瑞利用金刚石的高导热性和电绝缘性，计划将其用于通讯计算、高功率电子科技类产品、新能源车等领域，已申请电动汽车全金刚石电容器专利（以金刚石作为绝缘体和导体提升电池充放电效率），并获得特斯拉和宝马部分订单。此外，元素6公司在电信和国防领域布局多晶及单晶金刚石；日本住友、EDP等企业也开展相关研究，目前对中国处于禁运状态。

　　国内企业研发进展: 国内金刚石企业布局大多分布在在河南，该区域产业链完整，覆盖上游材料、设备到加工环节，聚集了中南、黄河、力量、四方达、中兵红箭等多家上市公司及数百家优质企业。政策层面，河南历任省委书记对超硬材料向半导体材料转型给予较大支持。传统工业公司（如力量、黄河、斯万达、汇丰国际等）正加大CVD设备及工艺研发投入，这一些企业过去以工业微粉、金刚石加工为主，近年因看好CVD在高科技行业应用扩大趋势，积极布局。此外，部分企业跨界参与金刚石研发：天岳先进（以碳化硅为核心业务的上市公司）探索金刚石衬底；四维新材（铜基合金及光模块企业）、智尚科技（光通信及设备制造企业，研发金刚石半导体抛光设备）分别从材料研发、复合材料应用、加工装备三个维度构建产业链，形成材料研发 - 复合材料应用 - 加工装备的上中下游协同布局。随着AI算力、光通信、半导体及高端制造需求量开始上涨，金刚石应用有望从实验室走向产业化。

　　国际芯片大厂应用进展: 国际芯片大厂在金刚石散热应用方面处于试验阶段，美国、台湾等地的晶圆厂已有相关动作，中国厂商也与部分国外客户进行接触并开展实验。例如，丹邦科技可能已获得特斯拉等全球头部车企的相关订单，并拥有相关专利及产品。但当前国外对中国存在技术封锁现象，过去国外厂商还会向中国销售部分产品，目前许多产品已停止销售，中国对国外技术进展处于一知半解状态，需通过自主研发推进有关技术了解。

　　国内外竞争优势对比: 国外（以美国、日本为例）在金刚石散热领域形成良性循环：美国企业早期通过珠宝销售积累资本，如美国东海岸一家50平左右的门店年销售额可达1000万美金（约7000万人民币），毛利高达80%；下游科技公司众多且利润高，为研发提供资金支持，同时获得科技巨头融资，形成‘研发-客户的真实需求反馈-应用’的闭环，因此在高制造应用领域进展快于中国。例如，西班牙一家未上市企业建设的工厂投资达78亿美金（含西班牙政府特批补助1亿），规模堪比中国上市公司。中国方面，CVD技术沉淀较弱，过去以高温度高压力技术为主，CVD相关上市公司较少，未上市企业因培育钻价格下降导致利润堪忧甚至亏损，融资困难；但中国在CVD成本优化上有优势，电费占成本超50%，内蒙古、东北、新疆等地因电费低、绿电及政府补贴，成为新建分厂的集中地。目前中国降本速度较快，市场一致认为产业化应用处于突破前夜，未来1-2年或实现大规模订单突破。

　　国内CVD产能情况: 国内CVD技术路线的产能方面，上市公司中斯万达产能最大，其2020年左右开始研究CVD技术，2024年批量上15千瓦设备（同行多使用6 - 10千瓦设备），15千瓦设备产能为6千瓦设备的3 - 4倍。未上市公司中，宁波晶钻顶级规模（由宁波材料所和宁波政府扶持），但受培育钻价格下降影响，净利润下滑严重。其他布局CVD的企业包括沃尔德、黄河、金盛等。国内CVD总产能方面，按月计算约为大几十万克拉（年产能为月产能的12倍）。

　　Q：目前国际芯片大厂在金刚石应用于芯片散热领域的产业进展及具体技术方向如何？A：国际芯片大厂正通过新建产能、提升效率推进有关技术发展，该领域技术瓶颈显著。美国、中国台湾及别的地方的部分晶圆厂已开展相关实验与试验，其中美国推进力度最大，中国也有接触。丹邦科技在新能源车领域或已获得相关订单并拥有专利。国内近年CVD产能快速扩张，上市与未上市企业均加大投入；此前美国主要是采用CBA技术，随着中国CVD技术发展，美国逐步实施技术封锁，部分产品停止销售。目前对国外先进的技术进展了解有限，国内正通过自主研发推进相关领域研究。

　　Q：在国际市场芯片的金刚石散热方向，目前国内与国外金刚石厂商在竞争优势及合作研发方面的情况如何？A：以美国、日本为代表的国外厂商竞争优势显著：起步早、自主研发水平高，下游科技公司多且利润丰厚，形成研发投入-资本积累-下游客户融资支持-需求反馈的良性循环，推动先进制造应用进展快于国内。典型案例为西班牙未上市厂商建设78亿美金工厂，体现其研发突破与订单规模优势。国内方面，近年内蒙古、东北、新疆等地因电费低、政府补贴及绿电资源优势，纷纷布局CVD工厂，但规模远小于国外；技术层面，国内CVD技术沉淀不足，相关上市公司较少，多数未上市企业融资困难，叠加培育钻石价格下降，利润承压甚至亏损，部分工厂倒闭；国内客户对金刚石替代碳化硅需求迫切，但要求性能与成本兼顾，尽管降本速度较快，仍需加速突破，因此汤瓦格等跨行企业正加快CVD布局，预计未来1-2年或迎来产业化订单突破。

　　Q：国内金刚石CVD技术路线的产能总体情况如何？哪些公司在该领域相对领先？A：国内金刚石CVD技术路线中，上市公司目前均有布局，其中产能最大的为斯万达，该公司自2020年左右启动研发，2024年批量上设备，当前采用最新最大的15千瓦设备，15千瓦设备产能约为6千瓦设备的3-4倍。非上市公司中产能最大的为宁波晶钻，但受培育价格下降影响其净利润下滑明显。其他表现较好的企业包括沃尔德、黄河、金盛等，均有相关布局。

　　Q：国内CVD技术路线的总产能大概有多少？A：国内CVD技术路线总产能以克拉计算，月度估算约为大几十万克拉，年度产能为月度的12倍。

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