中國金剛石：從製造大國到標準定義的全球雄心｜陳新燊

更新時間：08:00 2025-11-17 HKT
發佈時間：08:00 2025-11-17 HKT

2025年7月，國際標準化組織（ISO）向全球發布了名為《特殊用途功能性填料聚合物用納米金剛石》的國際標準（ISO 6031:2025）。這一由中國河南省企業主導制定的標準，不僅是金剛石領域的首個同類國際標準，更是一個標誌性事件，象徵中國在超硬材料這一戰略版圖上，正從一個沉默的「製造巨人」突破轉變為積極的「規則定義者」。

在全球科技競爭日益白熱化的今天，一場同樣深遠、甚至可能更具基礎性意義的競爭，正於人造金剛石（Synthetic Diamond）領域悄然展開。這遠不止於珠寶市場的消費升級，更是一場關乎下一代半導體、量子科技、極端製造與高端工業主導權的深層較量。金剛石，這一碳元素的極致結晶，正憑借其無與倫比的物理性能，成為撬動未來科技版圖的戰略支點，其重要性遠超公眾的一般認知。

中國憑借在材料科學領域的長期投入，已在工業級人造金剛石生產上建立了壓倒性的優勢。根據中國機床工具工業協會超硬材料分會的數據，2025年中國人造金剛石產量已佔全球總產量的95%。然而，當前中國正嘗試將這一「製造優勢」轉化為更高維度的「標準定義權」和「產業生態主導權」。

與此同時，以美國為代表的西方國家，在意識到其高端製造供應鏈對中國基礎材料的潛在依賴後，已開始系統性布局應對。日本、歐洲在高端技術和應用上保持優勢，印度等新興力量亦在積極入局，全球競爭呈現多極化格局。這場看似「小眾」的材料博弈，其結果或將深刻影響未來全球高科技產業的權力版圖與創新方向。

第一章：中國優勢的基石：從規模壓倒到技術追趕

中國在全球人造金剛石產業中的領導地位，首先奠定於工業級金剛石的規模化生產，特別是在高溫高壓法（HPHT）製造的微粉、單晶等產品上。2024年，中國工業人造金剛石產銷量佔全球90%以上，行業總產值突破170億元人民幣。這背後是數十年如一日的技術攻堅與產業鏈整合。

1. 核心裝備的自主之路：六面頂壓機的「中國壁壘」

中國HPHT金剛石產業的崛起，核心動力之一在於對關鍵生產設備——六面頂壓機的自主研發與大規模製造。從上世紀60年代「三磨所」（河南鄭州磨料磨具磨削研究所）成功研制出中國第一顆人造金剛石開始，經過幾代人的努力，中國不僅完全掌握了六面頂壓機的設計、製造與控制技術，更做到了全球範圍內只有中國企業能夠製造此類設備，實現了從技術突破到產業壁壘的構建。這種裝備的完全國產化，為整個產業的成本控制和規模擴張奠定了堅實基礎，使得中國能夠以極具競爭力的價格向全球供應工業級金剛石。

2. CVD技術的追趕與突破：決定未來的「高度」

如果說HPHT技術奠定了中國金剛石產業的「廣度」，那麼化學氣相沈積法（CVD）技術則決定了其未來的「高度」。CVD金剛石因其更高的純度、更大的尺寸和可控的摻雜性能，是半導體、光學和量子計算等尖端領域的理想材料。在這一領域，中國正展現出驚人的追趕勢頭。

近年來，中國企業和研究機構在CVD技術上取得一系列重大突破。例如，晶鑽科技已刷新全球人造單晶金剛石的尺寸紀錄至3.35英寸，其CVD單晶金剛石年產能達到200萬克拉，約佔全球總產能的18%，位居世界第一。成立於2019年的新鋒科技，則通過CVD技術實現了大尺寸金剛石電極的批量生產，將用於處理高難度工業廢水的電極材料成本降低了75%以上。更具前瞻性的是，華為與哈爾濱工業大學等機構的合作，正積極推動金剛石在功率器件、散熱襯底等方向的研發。

然而，進展背後仍有差距。在半導體級大尺寸單晶的生長上，中國的良品率與國際頂尖水平相比仍有待提升，這直接影響了成本競爭力。此外，在精確控制硼、磷等元素摻雜以製造P型、N型半導體材料方面，技術的穩定性和重複性仍是需要攻克的難關。

3. 產業集群的生態效應：河南「世界鑽都」的雙刃劍

以河南為核心，中國形成了全球範圍內最為集中和完整的人造金剛石產業集群。河南省的人造金剛石產量佔全國的80%，而商丘柘城縣一個縣的產量就佔據全球半壁江山。這種高度垂直整合的產業生態，覆蓋了從上游設備製造、原輔料供應，到中游金剛石合成，再到下游制品加工的全鏈條。

這種集群化帶來了顯著的優勢，包括規模效應、高效的協同創新和強大的產業韌性，進一步鞏固了中國的成本優勢和市場地位。但它也是一把雙刃劍。高度集中的產業結構導致大量企業在中低端產品領域進行同質化競爭，價格戰異常激烈，侵蝕了行業整體利潤。同時，在舒適的規模優勢下，部分企業對高風險、長周期的原始創新投入意願不強，更傾向於跟隨模仿。

第二章：中美博弈的升級：從供應鏈依賴到戰略制衡

隨著金剛石的戰略價值日益凸顯，它也成為了中美科技博弈的新戰場。其卓越的物理性能——極高的熱導率、超寬的禁帶寬度、優異的化學穩定性和獨特的量子效應（如NV色心），使其成為未來科技的「超級材料」。

1. 美國的「供應鏈焦慮」與中國的「精準反制」

美國及其盟友在高端工業領域，特別是半導體產業，對中國主導的金剛石材料（尤其是用於散熱的襯底）形成了潛在依賴。英特爾、英偉達等芯片巨頭的高端產線，都離不開來自中國的金剛石散熱方案。隨著芯片功耗密度持續攀升，這種依賴被美國視為一個需要管理的戰略風險點。

作為回應，也為了保護自身的核心技術優勢，中國採取了戰略性的反制措施。2025年10月9日，中國商務部與海關總署聯合公告，決定自2025年11月8日起，對特定類型的人造金剛石、相關生產設備及技術實施出口管制。據統計，此次管制涉及的產品在2024年的出口額超過2.7億美元。此舉不僅是技術保護措施，更標誌著中國尋求從「材料供應商」向擁有更大話語權的「技術規則參與者」轉變的決心。

2. 美國的系統性應對及其現實挑戰

面對供應鏈風險和中國的出口管制，美國正採取多維度策略進行應對。這包括：第一，通過《芯片與科學法案》等政策，投入巨資推動本土先進材料的研發與產能建設。第二，嘗試通過「友岸外包」（friend-shoring）與印度、歐洲等盟友合作，促進供應鏈的多元化。第三，持續投資於碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）等替代性寬禁帶半導體材料的研發，以作為風險對沖。

然而，美國要在短期內重建一個能與中國匹敵、且具備成本競爭力的完整金剛石產業鏈，面臨著巨大的現實挑戰。這不僅是技術問題，更是生態問題。缺少像河南那樣完整的產業生態系統，設備、輔材、人才都需要從零開始重建，成本高昂且周期漫長。

第三章：全球多極競爭：棋盤上的其他玩家

金剛石產業的競爭早已超越中美雙邊維度，呈現出複雜的多極化特徵。

1. 日本與歐洲：高端技術的「護城河」

日本與歐洲的企業，如戴比爾斯（De Beers）旗下的Element Six（英國）和日本的住友電工，在CVD技術、高純度量子級金剛石的研發，以及標準制定方面保有傳統優勢。它們憑借深厚的基礎研究積累，在金剛石摻雜、缺陷控制等基礎科學領域長期領先，並構築了密集的專利壁壘。它們追求技術領先和差異化競爭，是高端應用領域不可忽視的重要玩家。

2. 印度：後發者的雄心與路徑

印度憑借其在天然鑽石切割和加工領域的傳統優勢，以及巨大的市場潛力，正積極布局合成金剛石產業，尤其是在培育鑽石（珠寶級）領域發展迅速，並試圖向上游製造延伸。但其在工業級、半導體級領域面臨裝備嚴重依賴進口、基礎設施薄弱、技術積累不足等挑戰，短期內難以對中國的工業級市場地位構成實質性威脅。

3. 中國模式的獨特性：系統化協同的力量

中國的模式獨樹一幟。不同於美、德等國傾向於讓企業發揮主導作用的模式，中國採取了一種政府、大學、科研院所及國企民企協同努力的「系統化」戰略。從頂層規劃、資金支持到人才培養，形成了一股強大的合力。深圳市標準技術研究院的專家表示：「如果中國公司能夠在新興領域引領新技術標準的制定，那麼它們就有機會成為市場的主導者。」這也解釋了為何中國能在標準制定上實現突破。

第四章：未來之爭：從「製造權」到「定義權」的終極躍遷

當前，中國在規模化製造和成本控制方面已確立了難以撼動的地位。但未來競爭的高地，將從「製造權」轉向對技術標準、核心專利和顛覆性應用場景的「定義權」。

1. 技術標準的主導權之爭

ISO 6031:2025標準的發布只是一個開始，其積極意義在於打破了歐美在材料標準領域的長期壟斷。但在金剛石半導體、量子材料、高端熱管理等新興應用領域，技術標準尚在形成之中。誰能率先將自己的技術方案和測試方法確立為國際標準，誰就能在很大程度上掌握產業發展的話語權和市場準入的門檻。中國政府已明確提出，到2025年要建設超過60個國際標準化創新團隊，顯示出其在規則塑造層面的深遠布局。

2. 顛覆性應用場景的開拓

競爭的終極戰場，在於誰能率先實現金剛石在前沿領域的規模化、商業化應用。例如，利用金剛石NV色心製造出能在常溫下運行的量子計算機，或開發出能效遠超現有材料的功率半導體器件。美國等競爭者正試圖利用其在基礎研究、系統集成和定義終極應用方面的優勢，從產業鏈的頂端向下牽引，意圖實現「彎道超車」。這一過程充滿不確定性，需要跨學科的重大原始創新。

3. 自身挑戰的清醒認知

在邁向產業之巔的路上，中國也面臨著自身的結構性挑戰。盡管HPHT設備已完全國產化，但在更高端的半導體級CVD設備、高精度檢測儀器等領域，仍對進口存在一定依賴，這是下一個需要攻克的「卡脖子」環節。此外，基礎研究投入不足、產學研結合不緊密、高端複合型人才短缺等問題，也制約著從材料優勢向應用優勢的轉化。