中国金刚石：从制造大国到标准定义的全球雄心｜陈新燊

更新时间：08:00 2025-11-17 HKT
发布时间：08:00 2025-11-17 HKT

2025年7月，国际标准化组织（ISO）向全球发布了名为《特殊用途功能性填料聚合物用纳米金刚石》的国际标准（ISO 6031:2025）。这一由中国河南省企业主导制定的标准，不仅是金刚石领域的首个同类国际标准，更是一个标志性事件，象征中国在超硬材料这一战略版图上，正从一个沉默的「制造巨人」突破转变为积极的「规则定义者」。

在全球科技竞争日益白热化的今天，一场同样深远、甚至可能更具基础性意义的竞争，正于人造金刚石（Synthetic Diamond）领域悄然展开。这远不止于珠宝市场的消费升级，更是一场关乎下一代半导体、量子科技、极端制造与高端工业主导权的深层较量。金刚石，这一碳元素的极致结晶，正凭借其无与伦比的物理性能，成为撬动未来科技版图的战略支点，其重要性远超公众的一般认知。

中国凭借在材料科学领域的长期投入，已在工业级人造金刚石生产上建立了压倒性的优势。根据中国机床工具工业协会超硬材料分会的数据，2025年中国人造金刚石产量已占全球总产量的95%。然而，当前中国正尝试将这一「制造优势」转化为更高维度的「标准定义权」和「产业生态主导权」。

与此同时，以美国为代表的西方国家，在意识到其高端制造供应链对中国基础材料的潜在依赖后，已开始系统性布局应对。日本、欧洲在高端技术和应用上保持优势，印度等新兴力量亦在积极入局，全球竞争呈现多极化格局。这场看似「小众」的材料博弈，其结果或将深刻影响未来全球高科技产业的权力版图与创新方向。

第一章：中国优势的基石：从规模压倒到技术追赶

中国在全球人造金刚石产业中的领导地位，首先奠定于工业级金刚石的规模化生产，特别是在高温高压法（HPHT）制造的微粉、单晶等产品上。2024年，中国工业人造金刚石产销量占全球90%以上，行业总产值突破170亿元人民币。这背后是数十年如一日的技术攻坚与产业链整合。

1. 核心装备的自主之路：六面顶压机的「中国壁垒」

中国HPHT金刚石产业的崛起，核心动力之一在于对关键生产设备——六面顶压机的自主研发与大规模制造。从上世纪60年代「三磨所」（河南郑州磨料磨具磨削研究所）成功研制出中国第一颗人造金刚石开始，经过几代人的努力，中国不仅完全掌握了六面顶压机的设计、制造与控制技术，更做到了全球范围内只有中国企业能够制造此类设备，实现了从技术突破到产业壁垒的构建。这种装备的完全国产化，为整个产业的成本控制和规模扩张奠定了坚实基础，使得中国能够以极具竞争力的价格向全球供应工业级金刚石。

2. CVD技术的追赶与突破：决定未来的「高度」

如果说HPHT技术奠定了中国金刚石产业的「广度」，那么化学气相沉积法（CVD）技术则决定了其未来的「高度」。CVD金刚石因其更高的纯度、更大的尺寸和可控的掺杂性能，是半导体、光学和量子计算等尖端领域的理想材料。在这一领域，中国正展现出惊人的追赶势头。

近年来，中国企业和研究机构在CVD技术上取得一系列重大突破。例如，晶钻科技已刷新全球人造单晶金刚石的尺寸纪录至3.35英寸，其CVD单晶金刚石年产能达到200万克拉，约占全球总产能的18%，位居世界第一。成立于2019年的新锋科技，则通过CVD技术实现了大尺寸金刚石电极的批量生产，将用于处理高难度工业废水的电极材料成本降低了75%以上。更具前瞻性的是，华为与哈尔滨工业大学等机构的合作，正积极推动金刚石在功率器件、散热衬底等方向的研发。

然而，进展背后仍有差距。在半导体级大尺寸单晶的生长上，中国的良品率与国际顶尖水平相比仍有待提升，这直接影响了成本竞争力。此外，在精确控制硼、磷等元素掺杂以制造P型、N型半导体材料方面，技术的稳定性和重复性仍是需要攻克的难关。

3. 产业集群的生态效应：河南「世界钻都」的双刃剑

以河南为核心，中国形成了全球范围内最为集中和完整的人造金刚石产业集群。河南省的人造金刚石产量占全国的80%，而商丘柘城县一个县的产量就占据全球半壁江山。这种高度垂直整合的产业生态，覆盖了从上游设备制造、原辅料供应，到中游金刚石合成，再到下游制品加工的全链条。

这种集群化带来了显著的优势，包括规模效应、高效的协同创新和强大的产业韧性，进一步巩固了中国的成本优势和市场地位。但它也是一把双刃剑。高度集中的产业结构导致大量企业在中低端产品领域进行同质化竞争，价格战异常激烈，侵蚀了行业整体利润。同时，在舒适的规模优势下，部分企业对高风险、长周期的原始创新投入意愿不强，更倾向于跟随模仿。

第二章：中美博弈的升级：从供应链依赖到战略制衡

随著金刚石的战略价值日益凸显，它也成为了中美科技博弈的新战场。其卓越的物理性能——极高的热导率、超宽的禁带宽度、优异的化学稳定性和独特的量子效应（如NV色心），使其成为未来科技的「超级材料」。

1. 美国的「供应链焦虑」与中国的「精准反制」

美国及其盟友在高端工业领域，特别是半导体产业，对中国主导的金刚石材料（尤其是用于散热的衬底）形成了潜在依赖。英特尔、英伟达等芯片巨头的高端产线，都离不开来自中国的金刚石散热方案。随著芯片功耗密度持续攀升，这种依赖被美国视为一个需要管理的战略风险点。

作为回应，也为了保护自身的核心技术优势，中国采取了战略性的反制措施。2025年10月9日，中国商务部与海关总署联合公告，决定自2025年11月8日起，对特定类型的人造金刚石、相关生产设备及技术实施出口管制。据统计，此次管制涉及的产品在2024年的出口额超过2.7亿美元。此举不仅是技术保护措施，更标志著中国寻求从「材料供应商」向拥有更大话语权的「技术规则参与者」转变的决心。

2. 美国的系统性应对及其现实挑战

面对供应链风险和中国的出口管制，美国正采取多维度策略进行应对。这包括：第一，通过《芯片与科学法案》等政策，投入巨资推动本土先进材料的研发与产能建设。第二，尝试通过「友岸外包」（friend-shoring）与印度、欧洲等盟友合作，促进供应链的多元化。第三，持续投资于碳化矽（SiC）、氮化镓（GaN）等替代性宽禁带半导体材料的研发，以作为风险对冲。

然而，美国要在短期内重建一个能与中国匹敌、且具备成本竞争力的完整金刚石产业链，面临著巨大的现实挑战。这不仅是技术问题，更是生态问题。缺少像河南那样完整的产业生态系统，设备、辅材、人才都需要从零开始重建，成本高昂且周期漫长。

第三章：全球多极竞争：棋盘上的其他玩家

金刚石产业的竞争早已超越中美双边维度，呈现出复杂的多极化特征。

1. 日本与欧洲：高端技术的「护城河」

日本与欧洲的企业，如戴比尔斯（De Beers）旗下的Element Six（英国）和日本的住友电工，在CVD技术、高纯度量子级金刚石的研发，以及标准制定方面保有传统优势。它们凭借深厚的基础研究积累，在金刚石掺杂、缺陷控制等基础科学领域长期领先，并构筑了密集的专利壁垒。它们追求技术领先和差异化竞争，是高端应用领域不可忽视的重要玩家。

2. 印度：后发者的雄心与路径

印度凭借其在天然钻石切割和加工领域的传统优势，以及巨大的市场潜力，正积极布局合成金刚石产业，尤其是在培育钻石（珠宝级）领域发展迅速，并试图向上游制造延伸。但其在工业级、半导体级领域面临装备严重依赖进口、基础设施薄弱、技术积累不足等挑战，短期内难以对中国的工业级市场地位构成实质性威胁。

3. 中国模式的独特性：系统化协同的力量

中国的模式独树一帜。不同于美、德等国倾向于让企业发挥主导作用的模式，中国采取了一种政府、大学、科研院所及国企民企协同努力的「系统化」战略。从顶层规划、资金支持到人才培养，形成了一股强大的合力。深圳市标准技术研究院的专家表示：「如果中国公司能够在新兴领域引领新技术标准的制定，那么它们就有机会成为市场的主导者。」这也解释了为何中国能在标准制定上实现突破。

第四章：未来之争：从「制造权」到「定义权」的终极跃迁

当前，中国在规模化制造和成本控制方面已确立了难以撼动的地位。但未来竞争的高地，将从「制造权」转向对技术标准、核心专利和颠覆性应用场景的「定义权」。

1. 技术标准的主导权之争

ISO 6031:2025标准的发布只是一个开始，其积极意义在于打破了欧美在材料标准领域的长期垄断。但在金刚石半导体、量子材料、高端热管理等新兴应用领域，技术标准尚在形成之中。谁能率先将自己的技术方案和测试方法确立为国际标准，谁就能在很大程度上掌握产业发展的话语权和市场准入的门槛。中国政府已明确提出，到2025年要建设超过60个国际标准化创新团队，显示出其在规则塑造层面的深远布局。

2. 颠覆性应用场景的开拓

竞争的终极战场，在于谁能率先实现金刚石在前沿领域的规模化、商业化应用。例如，利用金刚石NV色心制造出能在常温下运行的量子计算机，或开发出能效远超现有材料的功率半导体器件。美国等竞争者正试图利用其在基础研究、系统集成和定义终极应用方面的优势，从产业链的顶端向下牵引，意图实现「弯道超车」。这一过程充满不确定性，需要跨学科的重大原始创新。

3. 自身挑战的清醒认知

在迈向产业之巅的路上，中国也面临著自身的结构性挑战。尽管HPHT设备已完全国产化，但在更高端的半导体级CVD设备、高精度检测仪器等领域，仍对进口存在一定依赖，这是下一个需要攻克的「卡脖子」环节。此外，基础研究投入不足、产学研结合不紧密、高端复合型人才短缺等问题，也制约著从材料优势向应用优势的转化。