中国粉体网讯 2026年9月3-4日，由中粉会展主办的“2026第三届半导体行业用金刚石材料技术大会暨功率半导体技术应用与装备研讨会”在河南·郑州天地丽笙酒店隆重召开！大会期间，中国粉体网记者有幸邀请到多位专家、企业界代表做客我们的“对话”栏目，畅谈半导体领域金刚石材料制备、精密加工、热管理及异质集成等核心技术与产业化挑战，共同探寻产业发展新机遇。本期为您分享的是北方工业大学安康副教授的专访。
北方工业大学安康副教授
中国粉体网：安教授，请您介绍一下MPCVD法制备金刚石的原理及优缺点。
安教授：MPCVD法是目前制备高质量金刚石的首选方法，它的核心原理主要是借助微波源输出微波，经过矩形波导模式转换器完成模式转换后，将微波输入到谐振腔，谐振腔内部维持真空负压环境，利用微波能量将原料气激发成等离子体，整个反应环境洁净，因此适合制备高质量金刚石。
下面介绍MPCVD法的优缺点。该方法最大的优点是可以制备高质量金刚石，国内在培育钻石领域应用该技术非常出色，生长出的金刚石品质优异，也很符合大众审美。但该方法存在明显短板：沉积速率偏低。制备高质量金刚石时，沉积速率通常为1-3μm/h，时间成本推高了产品生产成本，这也是制约其产业化应用的主要因素。目前国内企业和科研院所也在做相应努力，目标是提升沉积速率、增加产品质量，以此提高生产效率，这也是国内行业重要的发展方向。另外，在非掺杂条件下沉积速率较低，但通过优化工艺、进行适度掺杂，沉积速率也可以提升至约10μm/h，具体速率需要结合金刚石品质综合权衡。总体来看，MPCVD法的沉积速率要比直流电弧法低一些，但成品质量是它的核心优势。
中国粉体网：微波介质窗口结构的迭代，给金刚石生长带来了哪些实际性能提升？
安教授：MPCVD装备根据微波介质窗口可分为石英管式、石英钟罩式、石英板式、石英环式等。
石英管式目前在金刚石领域使用相对较少；石英钟罩式，等离子体和石英钟罩的距离比较近，存在刻蚀问题及高功率的耐受性问题，实际使用时配备的功率不会很高，2450MHz设备的装机功率大多在6kW左右，915MHz设备配套微波电源功率大多在30kW，当然它也可满足实际的需要。
石英板式窗口会在石英板下形成次生电场，高功率工况下受电场作用热效应剧烈，容易出现石英板开裂，因此石英板式MPCVD装备的高功率应用受到限制。当前，2450MHz设备主流选用10kW、15kW功率等级，对于2450MHz设备，从行业发展趋势来看，石英环式窗口可能更受青睐，像碟形腔目前可以装机到15kW，国内多家厂商也持续开展技术攻关，如圆柱腔设备功率也有了一定提升，功率可达15kW以上。
介质窗口的技术迭代核心价值就是实现设备运行功率的提升，行业普遍追求更高功率的设备，我个人觉得石英环式窗口未来会拥有更大的发展空间。
中国粉体网：国内外MPCVD设备发展现状如何，主要差距在哪里？
安教授：国外MPCVD装置研发起步较早，美国的一些科研院所，如密歇根州立大学，其相关技术成果，后续逐步实现技术转化，落地到商业企业；日本的企业，如Seki，其技术源头来自美国的技术引进与转移；另外是德国，早在上世纪90年代就启动了高品质MPCVD装备的研发工作。
国内虽然起步晚，但发展速度很快。受益于近些年培育钻石产业带动，国内MPCVD装备的数量、装备功率均实现大幅提升，进步非常快。
差距的话，在电子级、量子级金刚石领域，国内与国外还存在一定差距，仍需要持续攻关；而在光学级、热学级金刚石方面，国内已经完成追赶，甚至部分实现反超。同时国内也在持续对高端装备进行迭代改进。当前国内大量MPCVD设备装机功率达到10kW、15kW及以上，为后续产业发展打下良好硬件基础。
中国粉体网：产业化场景下，MPCVD设备如何兼顾金刚石品质与生产成本？
安教授：产业化场景下，核心思路是通过技术提效，降低制备成本，进而控制销售价格。根据相关公式，金刚石沉积速率和微波功率高度相关，受等离子体体积与微波输入功率共同影响，相当于金刚石成品质量正比于等离子体功率密度。基于这一规律，一方面要提高设备功率，另一方面要对装备进行多维度升级改造。
另外的话，可以在高质量金刚石发展领域做一些相应调整，比如工艺优化，不同工艺条件对应不同金刚石晶型，而不同晶型有不同的生长速率与生长质量，这里涉及到我们常说的α、β、γ等参数，这是可以努力去钻研的一个方向。当下也可以借助机器学习、人工智能辅助手段，汇总解析已有文献中的工艺数据，加速工艺迭代的效率。
中国粉体网：AI算力散热需求爆发，对MPCVD装备提出了哪些新的要求？
安教授：面向AI算力散热场景，热导率是客观要求，同时作为商业化产品还必须兼顾低成本。因此需要围绕两点展开：一是尽可能提升金刚石的热导率；二是持续控制生产成本。对于成本这块，行业内一直围绕高功率、大面积、生长均匀性三大核心课题开展攻关。第一，提升设备功率，以此提高沉积速率；第二，实现大面积沉积，单次生产可以产出更多金刚石产品；第三，保障生长均匀性，使实际制备中减少损耗。
落到装备开发层面，既要提高微波输入功率，也要提升微波能量利用效率，需要对微波传输组件进行优化升级。同时，应当强化装备自主研发能力，打造具备自主特色与竞争优势的设备，同步提升金刚石生长质量、生长速率，降低制造成本，更好地支撑AI算力散热产业需求。
（中国粉体网编辑整理/石语）
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