哈工大朱嘉琦团队自研MPCVD设备稳定产出8英寸金刚石

前不久，哈尔滨工业大学航天学院朱嘉琦教授团队刚刚攻克一项核心技术——自研的第三代核心装备能稳定长出8英寸高品质金刚石，杂质、缺陷远低于同类设备，造价仅仅是进口机器的六成。

走进哈尔滨工业大学实验室，多台沉积设备同步运行，一边生产珠宝钻石，一边制备半导体级金刚石。站在团队自研的大功率微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）装备前，朱嘉琦逐项调试生长参数。真空腔体内等离子体光晕稳定闪烁，碳原子逐层析出，慢慢“长”出晶圆级单晶金刚石。

天然钻石需要在地底亿万年沉淀成型，而在这间百余平方米的实验室里，仅需数天就能培育出珠宝级、晶圆级金刚石，核心突破口就在朱嘉琦团队自主研发的MPCVD设备。

十年攻坚：从零起步到全链条自主可控

这一突破背后，是团队十余年的持续攻关。团队2013年提前布局MPCVD路线，历经十余年反复试验，如今实现金刚石复合材料稳定量产。 从零起步时，没有成套设备参考，他们就自己画设计图纸；没有数据支持，就反复试验摸索。2014年开始，代兵、朱嘉琦等学院教师就进行金刚石生长设备的自主研发。

“过去几十年，我们是世界最大人造金刚石生产国，但一直处在产业链底端。” 朱嘉琦直言。全球近九成金刚石产能集中在中国，但长期以微粉、金刚线、切割耗材为主，门槛低、竞争卷，多数企业只求稳现金流，不愿投入长期技术攻坚。“磨料生意回款快，很少企业愿意耗时十年攻坚高端材料。”

行业的真正转折点，来自第三代半导体与AI算力产业的爆发。芯片功率越来越大，散热瓶颈越来越突出，传统材料已经顶不住高端制造需求。“如今AI服务器芯片功耗越来越大，普通铜片根本扛不住持续升温。芯片一过热，算力立刻被强制降速，海内外厂商都在四处寻找新一代散热材料。” 朱嘉琦手拿样品，道出全行业共同面对的难题。

金刚石：AI算力时代的“终极散热材料”

金刚石的热导率是已知材料中最高的，在室温下约是铜的5倍、铝的10倍。金刚石材料的热胀冷缩幅度和碳化硅、氮化镓这类第三代半导体高度匹配，做成基板可以快速带走芯片热量，让器件长时间稳定满负荷运转。

依托自研设备，团队研发出全球首款规模化应用的金刚石铜散热片，导热能力是普通铜片的2倍。 普通纯铜散热片导热能力平平，很难快速散出高热；金刚石铜复合基板、纯金刚石基板散热能力成倍跃升。

在技术突破的带动下，国产金刚石彻底跳出“磨料、首饰”的低端定位，参与竞逐半导体散热、特种光学、精密探测等高价值赛道。“产业风口变了。” 朱嘉琦告诉香港文汇报记者，“低端耗材不缺人做，电子级、大尺寸，才是卡脖子的关键。”

从婚戒到晶圆：硬核浪漫背后的战略布局

2026年6月，哈尔滨工业大学为187对博士生新人送上由朱嘉琦教授团队自研的1克拉“真心”钻石钻戒，硬核浪漫引发话题。但这颗钻石背后采用的MPCVD技术，与8英寸金刚石晶圆生长共用同一套底层技术——哈工大提供底层技术，优化MPCVD生长工艺并提升晶体尺寸。

朱嘉琦团队十年来的一个判断正在被验证：“大尺寸、高品质MPCVD金刚石生长设备，以及相关工艺技术被国外技术团队和公司所垄断。” 如今，这一局面正在被改写。

从2014年启动自主研发，到如今稳定产出8英寸高品质金刚石晶圆，哈工大团队已攻克大尺寸金刚石晶体生长技术，研制成套自主装备，实现全链条自主可控。朱嘉琦教授长期深耕金刚石晶体材料与器件、高导热复合材料等研究工作，攻克大尺寸高品质金刚石单晶生长及其成套装备技术。其牵头的“大尺寸高品质MPCVD金刚石单晶生长、应用及其装备技术”项目曾荣获国家技术发明奖二等奖。

依托自研设备，团队研发出全球首款规模化应用的金刚石铜散热片，导热能力是普通铜片的2倍。“现在团队已经能做大尺寸晶圆，甚至可以向8英寸、10英寸迈进。” 行业预测未来将新增万台沉积设备需求。与此同时，由哈工大郑州高等研究院孵化的科技企业，专注于MPCVD金刚石生长装备研发，其自研的4至8英寸大尺寸金刚石装备技术打破国外垄断，补上了产业链的关键一环。

金刚石被誉为“终极散热材料”，导热性能远超传统铜材，耐高温、绝缘耐辐射，是AI算力芯片、第三代半导体、新能源汽车、深空探测的核心关键材料。此前大尺寸金刚石制备技术被海外企业垄断。如今哈工大团队的突破，正在让“中国钻”真正嵌入全球半导体产业链的核心位置。

信息来源： 香港文汇报、龙视新闻联播等

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