「終極功率半導體」獲突破性進展！金剛石成下一代半導體材料，受益上市公司一覽

財聯社1月23日訊（編輯 笠晨）近日，被稱為「終極功率半導體」、使用金剛石的電力控制用半導體的開發取得進展。日本佐賀大學教授嘉數教授與精密零部件製造商日本Orbray合作開發出了用金剛石製成的功率半導體，並以1平方釐米875兆瓦的電力運行。

在金剛石半導體中，輸出功率值為全球最高，在所有半導體中也僅次於氮化鎵產品的約2090兆瓦。與作為新一代功率半導體的碳化硅（SiC）產品和氮化鎵（GaN）產品相比，金剛石半導體耐高電壓等性能出色，電力損耗被認為可減少到硅制產品的五萬分之一。金剛石功率半導體的耐熱性和抗輻射性也很強，到2050年前后，有望成為人造衞星等所必需的構件。

浙商證券王華君等人在2022年8月13日發佈的研報中表示，半導體材料是製作半導體器件和集成電路的電子材料。耐高壓、大射頻、低成本、耐高温，多重特性助推金剛石成下一代半導體材料。金剛石禁帶寬度5.5eV超現有氮化鎵、碳化硅等，載流子遷移率也是硅材料的3倍，同時金剛石在室温下有極低的本徵載流子濃度，且具備優異的耐高温屬性。

CVD法制備人造金剛石因其耐高壓、大射頻、低成本、耐高温等諸多優勢，被普遍認為是製備下一代高功率、高頻、高温及低功率損耗電子器件最優材料，根據原子排列方式不同又分為多晶金剛石及單晶金剛石。展望未來，CVD法人造金剛石可通過晶圓拼接方式製作大面積單晶晶圓，作為半導體芯片襯底可完全解決散熱問題及利用金剛石的多項超級優秀的物理化學性能，製造第四代「終極半導體」。

王華君指出，隨着5G通訊時代全面展開，金剛石單晶材料在半導體、高頻功率器件中的應用日益凸顯，目前全球各國都在加緊金剛石在半導體領域的研製工作，其中日本已成功研發超高純2英寸金剛石晶圓量產方法，其存儲能力相當於10億張藍光光盤。

此外，金剛石單晶及製品是超精密加工、智能電網等國家重大戰略實施及智能製造、5G通訊等產業羣升級的重要材料基礎，相關技術的突破與產業化對於智能製造、大數據產業自主安全具有重大意義。

民生證券邱祖學等人在2022年12月7日發佈的研報中表示，中國人造金剛石產量位居全球第一。隨着先進製造領域中第三代半導體規模化應用孕育新興需求，工業用金剛石需求旺盛，預計2021-2025年中國人造金剛石產量CAGR達到13%。

中航證券裴伊凡在2022年8月16日發佈的研報中表示，我國頭部CVD金剛石廠商迎發展機遇，廠商有中兵紅箭、黃河旋風、力量鑽石、國機精工、沃爾德、四方達等。

具體業務如下：2022年6月中兵紅箭旗下中南鑽石CVD金剛石技術實驗室經過技術攻關，在微波等離子CVD設備上突破了10克拉以上培育鑽石毛還批量製備技術；公司目前生產培育鑽石方法主要為高温高壓法，黃河旋風CVD培育鑽石製作方法和第三代半導體的開發技術尚處於研發階段。

力量鑽石發行擬募集不超過40億元，用於新增培育鑽石和金剛石單晶的產能等；國機精工主要採用MPCVD法生產大單晶金剛石；沃爾德在CVD金剛石的製備及應用方面已有超過 15 年的研發和技術儲備；四方達可快速形成大的CVD培育鑽石產能。

浙商證券認為，培育鑽石龍頭有望切入新一代半導體材料領域。建議關注（1）中兵紅箭：全球培育鑽石+工業金剛石雙龍頭，高温高壓+CVD並舉；（2）四方達：CVD 法人造金剛石未來之星，與鄭州大學合作研發金剛石光電功能器件；（3）黃河旋風：培育鑽石+工業金剛石雙龍頭之一，加緊研發CVD大單晶和第三代半導體的開發和推廣；（4）力量鑽石：行業新秀崛起，短期業績增幅大；（5）國機精工：CVD 法人造金剛石技術儲備多年，功能性金剛石核心技術引領者。

然而，亦有分析人士指出，製備大面積單晶金剛石拼接法也存在缺點。由於採用小襯底相互拼接的方式，要實現小襯底之間的完美匹配非常困難，所以採用拼接生長法生長單晶金剛石在小襯底拼接處無法避免形成缺陷，甚至導致開裂。