四方达:具备批量制备12英寸金刚石衬底能力
在全球高性能芯片与功率器件的热管理挑战不断加剧的背景下,金刚石正从超硬材料的传统应用场景中跳出,进入以“散热”为核心的功能材料赛道。近日,四方达披露,该公司已具备批量制备大尺寸(12英寸)金刚石衬底及薄膜的能力。
这一进展与国家近期出台的产业政策形成了呼应。11月11日,工信部印发通知,明确将高性能人工晶体与功能性超硬材料制备等列入重点中试方向,提出到2027年底基本建立现代化中试平台体系,形成“多主体参与、多领域布局、多层次服务”的全国制造业中试服务网络。两则信息叠加,构成了我国功能性金刚石材料从实验室走向产业化的现实脉络。
长期以来,四方达以超硬刀具和钻探工具见长,在石油钻具、PCD微钻等领域积累了丰富的高温高压烧结与精密加工经验。而金刚石散热材料的核心,同样依托高纯、高致密、低缺陷的金刚石晶体生长与后续加工工艺。从企业路径看,四方达正在利用原有超硬材料基础,向“功能性材料”方向转型。公司在答复投资者时指出,其生产的PCD微钻具有寿命长、精度高、光洁度好等特征,并正在关注其在高端制造领域的应用。这一“由机械加工转向电子散热”的延伸,恰恰反映出超硬材料企业在结构性转型中的技术迁移逻辑。
行业普遍认为,CVD金刚石(化学气相沉积)是实现高品质衬底与散热膜的关键路径,其热导率可达2000 W/m·K以上,远超铜、氮化铝等传统材料。但其制备窗口极窄,需在高温、低压、氢等离子体环境下控制碳源沉积速率与晶格生长方向,且随面积增大,内部应力与缺陷指数急剧上升。国际上,Element Six、Diamond Foundry等企业已实现数英寸级晶片供货,而国内企业多数仍停留在2至4英寸阶段。
在产业链视角下,金刚石散热材料主要分为三类路径:单晶金刚石衬底、CVD多晶金刚石薄膜,以及金刚石复合基底(如金刚石-铜、金刚石-钼复合片)。四方达此次提及“衬底及薄膜”两类产品,说明其布局涵盖不同应用层面。衬底适用于高功率半导体(GaN、SiC)芯片直接键合的热扩散层,而薄膜则可用于光模块、CPU/GPU封装中的热界面材料(TIM)。前者对材料纯度与晶格匹配要求极高,后者则侧重可加工性与成本控制。
然而,从技术转化到商业化之间仍存在明显距离。从全球经验看,金刚石散热片真正形成商业规模通常需要三步:先实现稳定的材料制备和检测体系,其次通过下游封装企业的可靠性测试,最后才能进入主流系统设计。考虑到AI服务器与高速光通信模块对散热性能的需求正急速上升,金刚石材料具备明确的市场牵引力,但同时成本、供应一致性、工艺兼容性将决定其推广速度。
当前,国际厂商在系统封装端的联合开发趋势明显。例如,美国Diamond Foundry已与部分高性能芯片厂商开展散热封装实验,日本住友电工则开发金刚石-铜复合基板用于功率模块降温。相比之下,国内市场仍以材料企业主导、下游应用验证较分散为特征。
从产业前景看,金刚石散热材料的市场需求将主要来自三个方向:一是AI芯片与服务器散热的高热通量管理;二是光通信与激光器件的高精度温控;三是新能源汽车功率模块的热管理升级。国际市场研究机构数据显示,到2030年全球高端散热材料市场规模有望超过80亿美元,其中金刚石材料因性能极限特性,增长潜力位居前列。
总体来看,四方达此次披露的“12英寸金刚石衬底批量制备能力”是我国功能性金刚石材料产业升级与政策导向交汇的缩影。其背后,一方面体现了企业在制备工艺、设备控制与质量一致性方面的技术积累,另一方面也契合了国家推动的战略方向。未来几年,随着中试平台的落地、上下游验证的加速、封装厂商的介入,金刚石散热材料产业化有望迎来真正的拐点。
12月9-11日,由DT新材料主办的第九届国际碳材料大会暨产业展览会(Carbontech 2025)将在上海新国际博览中心隆重举办,同期举办的Carbontech2025金刚石年会,已邀请国内外知名专家和企业莅临交流,欢迎报名。

