7月17日,郑州高新区正弘汇,佳睿福钻石(河南)有限公司(以下简称“佳睿福”)办公大厅内,培育钻石珠宝展品琳琅满目。
而公司董事长冯参军却在办公室里,研究一片片金刚石铜复合和金刚石均热板。
作为国内最早规模化落地高温高压(HTHP)芯片散热金刚石的行业专家,他亲眼见证了金刚石散热从“无人看好”到“AI算力刚需”的产业逆袭。
而身处这场变革中心的河南,曾以工业磨料、培育钻石为核心营收的钻石产业,正集体向AI芯片高端散热赛道进行一场“错位补链”的竞速。
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(图为:算力GPU模组、纯铜散热底座、金刚石铜复合导热基板 大象财富记者拍摄)
01从“冷门”到“刚需”,不过两三年
冯参军被称为“培育白钻第一人”。
他毕业于中国矿业大学材料工程学院,曾在北京有色金属研究院从事航空航天材料研发。他们生产的自主触媒向行业多家上市公司供货,市场占有率超60%,是行业上游刚需配套。
2022年,他敏锐地察觉到传统培育钻石行业即将进入平稳下滑阶段,而金刚石在散热等领域的工业应用,却蕴藏着巨大的突破潜力。
当时业内专家普遍认为硅基散热仍未完全攻克,金刚石散热至少需要十年才能迎来应用机会。然而,冯参军和团队毅然押注功能性金刚石的研发。
如今,他们的核心技术——适配散热场景的立方体金刚石颗粒,能够精准调控复合材料的热膨胀系数,有效解决了芯片与基材冷热形变不一致导致芯片容易“拉伤”或“烧毁”的行业痛点。
“没想到,不过两三年就已经实现了批量落地。”冯参军感慨道。
如今,佳睿福已经能够批量产出100mm(四英寸)散热金刚石片,这是国内HTHP法量产金刚石的领先水平。
这种金刚石铜复合材料,正替代原有陶瓷、硅基材,成为算力、车规高功率芯片核心散热层的新一代解决方案。
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(图为:CVD金刚石芯片热沉样片 大象财富记者拍摄)
02装备自主可控,筑牢产业上游核心壁垒
任何高端制造业的突围,都离不开核心装备的自主可控。河南超硬产业的底气,首先来自上游装备端的自主突破能力。
国机精工集团股份有限公司(以下简称“国机精工”)在行业主力的六面顶压机上早已实现完全国产自研、自主可控,国内超硬材料企业此类合成生产装备多数源于此。
在高端MPCVD设备领域,行业早期高度依赖海外进口,“只采购、不研发”,被动适配工艺。
国机精工是极少数完成大功率MPCVD设备国产化自研、全套工艺自主迭代的企业。自研设备整体性能已对标国际先进水平,部分核心参数实现反超。
凭借这套稀缺的装备自研能力,公司既能对外输出核心合成设备,为行业扩产提供硬件支撑,也能依托自研装备量产军工、半导体级高端金刚石散热产品,深耕壁垒最高的特种应用场景。
“目前我们已经能够批量制备金刚石铜复合材料。”国机金刚石市场支持中心总经理、功能金刚石研究院院长陈宇鹏表示。
国机金刚石已经掌握了采用微波等离子体化学气相沉积方法制备CVD金刚石材料的全套硬件条件和关键核心技术,自主开发了可沉积2–6英寸CVD金刚石材料的设备,能批量制备高品质单晶金刚石片和多晶金刚石片等。
在超精密加工领域,国机金刚石利用激光等技术,实现了对4英寸金刚石热沉片的超精密加工,表面粗糙度可达1纳米以下。
03中游晶圆量产分层,龙头细分赛道“错峰发展”
产业链中游的半导体金刚石热沉晶圆,是AI散热赛道的核心落地环节,也是河南企业细分赛道、分层发展的重点。
黄河旋风:聚焦规模化商用落地
作为河南AI散热产业规模化商用的核心产能,河南黄河旋风股份有限公司(以下简称“黄河旋风”)率先落地全国首条8英寸半导体级金刚石热沉专用产线,实现了大尺寸半导体金刚石散热产品的标准化、工业化批量交付。
公司深度绑定国内头部算力生态,已通过华为昇腾等多家头部企业认证并进入供货阶段。
黄河旋风总经理庞文龙直言:“我们目标是三年再造一个新黄河,让半导体散热业务超越传统主业,成为公司第一大核心营收板块。”
其规划的300台MPCVD设备产能布局,将持续巩固在国内规模化商用赛道的龙头地位。
四方达:锚定高端海外算力市场
河南四方达超硬材料股份有限公司(以下简称“四方达”)则走出了一条差异化的高毛利出海路线,聚焦技术壁垒更高、利润空间更大的大尺寸单晶金刚石赛道。
四方达董事长方海江表示,公司常年保持10%以上销售额的高强度研发投入,主动拥抱算力产业变革,投资4.5亿元在新疆建设CVD金刚石生产线,专攻4–12英寸超大尺寸单晶金刚石材料。
其高端散热订单盈利水平显著优于传统业务,成功规避了国内同质化低价竞争。
惠丰钻石:深耕基础材料国产化替代
惠丰钻石股份有限公司(以下简称“惠丰钻石”)则精准卡位产业链上游,以高导热金刚石复合粉体为核心优势,建成年产20吨高导热复合粉体产线,为下游散热晶圆、复合板材生产提供核心基材支撑。
惠丰钻石轮值总经理鲍思玮表示,“高纯度、高导热金刚石粉体是下游散热晶圆、复合板材的核心基材,粉体纯度、稳定性与工艺精度,直接决定终端散热产品导热性能、量产良率与综合成本。”
据了解,惠丰钻石投资10亿元的包头CVD金刚石项目已于今年7月1日正式点火投产,从5月28日开工到投产仅用时34天。
作为国内金刚石粉体材料龙头,惠丰钻石补齐了产业上游材料国产化短板,打破海外高端粉体材料垄断。
力量钻石:坚定转型功能性金刚石赛道
今年6月,河南省力量钻石股份有限公司(以下简称“力量钻石”)发布重磅募投变更公告:
将原用于培育钻石扩产的10.28亿元募集资金调整投向,集中投向金刚石功能材料项目,核心布局AI算力芯片、功率半导体金刚石散热材料,同步配套光学、高端声学金刚石产线。
这是河南超硬企业中战略转型决心最坚定、资源倾斜力度最大的龙头标的。
力量钻石董事长邵增明表示,公司本轮战略调整,核心是抢抓算力散热产业机遇,攻坚高端芯片散热技术难题,实现企业从“消费钻石制造”向“高端功能材料科创”的价值跃迁。
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(图为: 培育钻石基体 大象财富记者拍摄)
04科创配套企业崛起,补齐产业链下游服务短板
河南本土一批科创配套企业的快速崛起,补齐了产业链下游精密加工、定制化服务的关键短板,让河南实现从“卖材料”到“卖方案”的升级。
佳睿福作为河南本土功能性金刚石核心科创企业,率先攻克了高温高压(HTHP)体系下的立方金刚石颗粒改性、金刚石铜复合、均热板成套工艺,实现了真正的批量商业化落地。
在精密加工与定制化服务环节,黄河旋风控股子公司风优创(河南风优创材料技术有限公司)、本土精密加工企业曙晖新材(河南曙晖新材有限公司),以及佳睿福形成了多层协同互补体系。
风优创专注半导体金刚石热沉的精细化量产加工,可针对不同场景定制差异化产品。
曙晖新材则聚焦超精密抛光、晶圆良率优化,解决金刚石加工过程中崩边、平整度不足等行业痛点。
佳睿福主打金刚石复合材料与芯片封装级均热板研发生产。
三家企业均已公开披露定制化加工与方案服务能力,可根据客户需求完成个性化产品迭代。
在前置研发与方案设计环节,依托哈工大郑州研究院技术孵化的河南碳真芯材科技有限公司,组建了专业热仿真设计团队,可在芯片设计初期进行结构优化,改变了传统“材料生产后适配芯片”的被动模式。
河南已经形成完整AI散热产业闭环。
据冯参军介绍,佳睿福自研的金刚石铜复合散热材料已实现对华为、长飞光纤、中车半导体等头部企业的批量供货。
“长飞光纤月采购规模近千万元;华为采购规模也从每月几十万增长至几百万,产品覆盖手机芯片、GPU、CPU、新能源车IGBT高功率芯片,明年订单规模预计接近每月三亿元;海外头部企业三星、海力士已完成验厂、样品实验,即将批量下单;英伟达相关方案已进入技术对接与样品验证阶段。”冯参军告诉大象财富记者。
中国机床工具工业协会超硬材料分会秘书长孙兆达认为,在AI算力散热产业化风口下,河南超硬产业的差异化突围,是从材料输出、低价内卷,向高端功能材料、高附加值服务跃迁的缩影。
河南也将从传统“钻石之都”,升级为全球AI算力散热的创新与产业化高地。
大象新闻·大象财富记者︱朱耒刚
主编︱成书丽
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