近年來，金剛石因其耐高溫及高導(dǎo)熱率等材料特性在半導(dǎo)體圈備受追捧，眾多企業(yè)紛紛貼上“新材料”、“半導(dǎo)體材料”等標(biāo)簽。然而，金剛石作為半導(dǎo)體材料的應(yīng)用卻仍處于探索階段。同時(shí)，金剛石作為光學(xué)材料、航天材料等領(lǐng)域的應(yīng)用也正在被發(fā)掘。
無論何種應(yīng)用，培育金剛石的市場(chǎng)需求都指向了更大尺寸的成品。目前，高溫高壓法（以下簡(jiǎn)稱HPHT法）已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了制備3Ct金剛石，1Ct金剛石的技術(shù)則已經(jīng)非常成熟并規(guī)�；慨a(chǎn)。在1Ct培育金剛石的賽道，HPHT法在成本和產(chǎn)能方面都完全碾壓化學(xué)氣相沉積法（以下簡(jiǎn)稱MPCVD法）。MPCVD法培育金剛石，目前只在凈度、更大尺寸方面有優(yōu)勢(shì)。
實(shí)驗(yàn)室培育金剛石作為飾品的銷售仍然是企業(yè)*快變現(xiàn)的途徑。2024年春天，培育成品鉆的售價(jià)略有回升，似乎稍微呈現(xiàn)出一絲“回春”現(xiàn)象。但回看毛胚鉆的出貨市場(chǎng)，培育鉆石企業(yè)卻仍然哀鴻遍野，富貴“卷”中求。
當(dāng)前，1ct培育裸鉆（D色，VVS）在各大電商、直播平臺(tái)的售價(jià)約為2000元左右，由此可推測(cè)7*7mm毛胚鉆的價(jià)格約為1000元以內(nèi)。以一臺(tái)6KW的微波等離子體化學(xué)氣相沉積設(shè)備（簡(jiǎn)稱MPCVD設(shè)備）的產(chǎn)能來估算，有效沉積直徑為50-60mm，每批次32顆7*7*0.3mm晶種，平均沉積速率以10um/h為計(jì)，沉積時(shí)間約530小時(shí)，成品良率（D\E色以上）80%以上，電費(fèi)0.9元/KWH，則每批次產(chǎn)值約為：32顆*80%*1000元=25600元，每批次耗電成本約為：530小時(shí)*12KW*0.9元/kwh=5724元，再加上場(chǎng)地租金、設(shè)備折舊、人工、運(yùn)營(yíng)、晶種等成本，企業(yè)幾乎無利可圖。
即便如此，中國(guó)培育鉆石企業(yè)卻仍然增長(zhǎng)。根據(jù)Statista預(yù)測(cè)，2023年至2025年，中國(guó)培育鉆石毛坯鉆市場(chǎng)規(guī)模將由255萬克拉增長(zhǎng)至400萬克拉;年復(fù)合增速為25.24%。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)計(jì)，到2028年，中國(guó)培育鉆石毛坯鉆市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)745.61萬克拉。
當(dāng)然，行業(yè)洗牌也正在悄無聲息地開始，一些企業(yè)逐漸退出市場(chǎng)，有的因?yàn)榻◤S初期規(guī)劃不完善運(yùn)營(yíng)成本高，有的因?yàn)楣に嚥焕硐耄悸实�、產(chǎn)能低。
那么，還在堅(jiān)持MPCVD法的企業(yè)，究竟路在何方？答案有且只有一個(gè)：降本增效。
一、提高產(chǎn)能
提高產(chǎn)能不是一句空話，*直接的是增加有效沉積面積、提高成品良率，也就是設(shè)備改造、工藝改善。改造設(shè)備，尤其是改造MPCVD的腔體，對(duì)企業(yè)來說或許是超綱題。問題似乎無解？放心，已經(jīng)有作業(yè)可抄了，并且是高性價(jià)比的改造方案。
改造設(shè)備，對(duì)企業(yè)來說是*省成本的做法就是：只更換腔體，即可獲得更大有效生長(zhǎng)面積，原有設(shè)備的電控、氣路、水路、機(jī)架均無需改動(dòng)。深圳超磁機(jī)器人科技有限公司去年就推出了6KW/10KW通用的圓柱型腔體，企業(yè)使用的是6KW電源（一般生長(zhǎng)臺(tái)φ50-60mm），直接更換10KW電源繼續(xù)使用（生長(zhǎng)臺(tái)φ80mm），6KW磁控頭成功升級(jí)為10KW進(jìn)口磁控頭。
采購(gòu)新設(shè)備也必須考慮將來技術(shù)迭代設(shè)備的延展性、產(chǎn)能。深圳超磁今年推出的蝶形腔6KW/10KW/15KW均通用，將來工藝升級(jí)到15KW時(shí)（生長(zhǎng)臺(tái)φ*大120mm），也只需更換微波源即可。
提高等離子球的能量密度, 沉積速度也能顯著提高產(chǎn)能, 腔體的氣密性和品質(zhì)有密切影響。沉積臺(tái)上方的等離子球是沉積過程的能量來源，同時(shí)保證鉬臺(tái)上晶種的溫度均勻性，確保腔體內(nèi)所有晶種快速、均勻生長(zhǎng)。一個(gè)腔體不單要做氦檢、同時(shí)保壓測(cè)試也是非常關(guān)鍵的。
二、規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)管理，降低輔助設(shè)備能耗
MPCVD車間的輔助設(shè)備有：冷卻循環(huán)系統(tǒng)、各種工藝氣體制備及純化系統(tǒng)、空壓機(jī)組等。MPCVD車間的配套輔助設(shè)備能耗與生產(chǎn)設(shè)備能耗相當(dāng)，能耗比約為1:1。輔助設(shè)備的配套方案及運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致的支出，常常以難以察覺的方式“抵消”企業(yè)的利潤(rùn)。
三、提高自動(dòng)化水平，降低人力成本
人力成本高昂是當(dāng)下每個(gè)行業(yè)都存在的共同點(diǎn)，不少行業(yè)都推行了自動(dòng)化，實(shí)驗(yàn)室培育鉆石也不例外。超磁將機(jī)器人與MPCVD設(shè)備相結(jié)合，組成MPCVD自動(dòng)化產(chǎn)線。該產(chǎn)線應(yīng)用雙臂機(jī)器人完成自動(dòng)上下料、清洗腔體等工作。在后臺(tái)軟件平臺(tái)的調(diào)度下，每臺(tái)機(jī)器人*多可“管理”30臺(tái)MPCVD設(shè)備，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷作業(yè)。
降本增效是企業(yè)轉(zhuǎn)變管理模式的開始，也是持續(xù)進(jìn)行的過程，更是企業(yè)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化的需要。生產(chǎn)力提升、管理提升、成本控制，是企業(yè)發(fā)展的永恒主題。培育鉆石企業(yè)也一定能在市場(chǎng)的教育和洗禮中走出來，逐漸實(shí)現(xiàn)規(guī)�；⒕�(xì)化、智能化的高質(zhì)量的發(fā)展，期待在半導(dǎo)體、光學(xué)等領(lǐng)域的規(guī)�；瘧�(yīng)用。
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