比“常林钻石”还重89克拉!河南柘城造出全球最大培育钻石

据《界面新闻》等媒体7月9日消息,一颗大小如同鸡蛋、重量达到247.82克拉的单晶培育钻石,近日在河南商丘柘城成功培育,此举不仅刷新了全球超大培育钻石的世界纪录,也标志着人类在人工钻石培育技术领域取得了顶点成就。

常林钻石是我国现存最大的天然钻石,其重量为158.786克拉,由山东临沭县农民魏振芳在1977年12月21日于田间发现,并主动上缴国家。传闻现藏于中国人民银行。这颗钻石是我国发现的第二颗超百克拉天然钻石,仅次于历史上的金鸡钻石。金鸡钻石重158.786克拉,长17.3毫米,呈淡黄色,且具有极高的宝石研究和收藏价值,对研究地球科学、金刚石形成的环境及原生矿勘探至关重要,被誉为“国宝”。

与我国现存最大的天然钻石相比,河南柘城培育的人工巨钻的重量高出89克拉,这清晰地显示了人工制造钻石在体积和重量上已经超越了天然钻石。

突破海外封锁,中原小城掌握钻石核心工艺

一颗247.82克拉的单晶培育钻石的出现,虽然看似是珠宝行业的显著成果,但其背后是我国对海外技术封锁的突破,并有力支撑了半导体产业的发展。

普遍认知中,钻石产业的核心集中在南非以及欧美珠宝巨头,但事实上,全球六成的培育钻石产能在中国,其中八成产自河南柘城。长期以来,欧美、日本企业牢牢控制着大尺寸金刚石籽晶技术,并且严格限制相关产品对华出口,导致我国在研发高端金刚石功能材料时,长期受制于源头原料环节。

培育超大颗粒钻石对温压控制、晶体生长节奏的要求极为严格,稍有偏差就可能出现裂纹和杂质,此前国外企业单晶毛坯的重量始终难以超过200克拉。

河南在超硬材料领域深耕六十余年,从1963年国内首颗人造金刚石在郑州诞生开始,当地逐步建立起从压机设备、石墨原料到钻石切磨的完整产业链。

力量钻石团队依托自研的国产六面顶压机,精确模拟地下亿万年的高温高压环境,经过数周的稳定培育,成功形成了247.82克拉的完整单晶,不仅超越了自身去年156.47克拉的旧纪录,更直接解决了大尺寸籽晶自主制备的难题,彻底摆脱了海外原料控制的被动局面。

不仅限于珠宝首饰,巨型单晶瞄准芯片散热新领域

公众的注意力多集中在巨钻的收藏和装饰价值上,但企业负责人和行业专家都一致表示,这项技术的真正价值并不在于首饰柜台,而是半导体散热领域。

金刚石是目前已知导热性能最强的材料,其导热效率是铜的五倍。随着AI算力芯片、新能源汽车碳化硅电控、6G射频雷达功耗的持续增长,传统铜、陶瓷散热材料已触及物理性能的极限,单晶金刚石被称作芯片理想的散热材料。

过去,制作大面积金刚石散热衬底需要依赖海外进口的大尺寸籽晶,成本高昂且供应受限。此次产出的单晶尺寸达到45mm×43mm,接近两英寸晶圆的标准,可作为基础晶种进行外延生产,制造更大规格的单晶。

参考麻省理工、英飞凌的相关实验数据,搭载金刚石散热基板的芯片,运行温度能够降低三四十摄氏度,算力不会因高温而降频,设备的使用寿命直接影响三倍。这意味着未来国产大尺寸金刚石晶片的大规模应用,将显著降低高端算力服务器和自动驾驶芯片的散热配套成本。

重塑全球产业版图,中国制造实现双向领先

天然钻石行业长期由戴比尔斯等巨头控制定价,依靠矿产的稀缺性建立溢价;而培育钻石领域,河南已掌握了绝对的话语权。全球每两颗培育钻石中就有一颗产自河南柘城,当地两百多家相关企业形成了产业集群,上下游配套完全本地化,成本和产能优势明显。

对比全球同行,美国Diamond Foundry、英国Element Six先前最优单晶产品的重量都未达到此次河南产出的巨钻,海外企业仅能通过CVD路线生产中小尺寸晶体,高温高压成熟工艺是我国独有的优势。

此次247.82克拉单晶