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中国管制金刚石微粉出口,直击美国芯片命脉

近年来,中美之间的战略竞争持续升温,所涉及的领域不断扩大,涵盖了军事、经济、文化、外交、国际规则及科技竞争等多个层面……各种明暗交锋,计谋策略,层出不穷。

前不久,中国商务部和海关总署联合发布公告,宣布将平均粒径不超过50微米的人造金刚石微粉列入出口管制清单,该规定自11月8日起施行。

中国管制金刚石微粉出口,直击美国芯片命脉 人造金刚石 芯片 出口管制 中美博弈 第1张

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此次被管制的人造金刚石微粉,在半导体制造、精密加工等高科技产业中具有广泛应用。据悉,美国超过70%的芯片级金刚石原材料依赖从中国进口。毫无疑问,这是对美方芯片霸权的精准反制,中国限制50微米级金刚石微粉出口,将有效制约美国芯片产业链。

01

金刚石虽小,作用巨大

金刚石是一种由碳元素构成的矿物,是自然界中人类已知的“硬度最高的物质”。

公元前8世纪,古印度首次发现金刚石,早期被用作宗教祭祀的圣物和雕刻工具,同时也偶尔用于装饰。如今人们熟知的婚戒钻石,其前身正是金刚石。三国时期的文献记载,金刚石曾被用于镶嵌饰品,但由于加工困难,当时并未成为主流珠宝。

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1074年,匈牙利王后的皇冠上镶嵌着未经切割的金刚石,这被视为钻石珠宝的早期形式。由于其出色的光学性能,金刚石经过打磨后成为钻石,如今已是珠宝行业的重要材料。

因其坚硬无比,钻石常被赋予爱情与永恒的象征,深受全球新婚夫妇喜爱。正如古代发明的火药,既能制造烟花,也能用于枪炮,金刚石同样具有双重用途:它既是无名指上的璀璨钻戒,也是工业科技制造中的关键材料。

工业革命后,由于极高的硬度,金刚石被广泛应用于工业领域,如制作刀具、磨料、钻头等,并用于金属加工、石材切割等。小小金刚石,被誉为“工业牙齿”。

同时,金刚石在声、光、电、磁、热等领域也展现独特性能,被称为“材料之王”。更关键的是,凭借其特殊的物理特性,金刚石已成为芯片制造领域不可或缺的战略资源。

金刚石的独特物理特性是什么?资料显示,其导热率高达2000W/(m·K),是铜的5倍、硅的13倍,能有效解决5纳米以下先进制程芯片的散热难题。

在光刻机领域,由于金刚石的高击穿电压(50倍于硅)和光学透过性,它成为EUV光刻机激光镜头防护层的关键材料。例如,台积电3纳米工艺中,90%的晶圆研磨工序依赖金刚石微粉。

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二战后,随着工业尤其是航空、军工和精密制造业的快速发展,全球各国对金刚石的需求急剧上升。许多西方国家不惜成本获取天然金刚石。

20世纪50年代后,美国、英国、德国等发达国家通过高温高压法(HPHT)率先实现人造金刚石的工业化生产,打破天然金刚石的稀缺性垄断。此后技术不断革新,人造金刚石工艺日趋成熟,很长一段时间内其他国家难以企及。

02

河南一座小县城,“拿捏”美国芯片

进入21世纪,形势发生巨变。中国逐步成为全球金刚石产业的绝对领导者,在产量、技术、产业链覆盖度上远超发达国家,形成难以替代的供应优势。

攻守易位,美国面临严峻困境:一方面,其金刚石产能严重不足,本土产量仅占全球3%,无法满足半导体、军工等领域的高需求。

另一方面,即使美国试图扩大产能,也面临技术、设备、成本等多重障碍,短期内无法建立有效替代供应链。简言之,如今美国高度依赖中国金刚石。

前不久,在第十五届中国河南国际投资贸易洽谈会的展台上,河南省力量钻石股份有限公司展出的一颗重达156.47克拉的人工培育钻石原石,引发全球关注。

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这颗钻石经国际宝石研究院(IGI)权威鉴定,超越了2022年Meylor Global公司150.42克拉的纪录,成为目前全球已知最大的人工培育钻石单晶。

别小看这次突破,背后隐藏着中国人造金刚石六十年的追赶之路。

这还要从20世纪50年代说起,由于西方国家对天然金刚石的封锁,中国工业领域(如机械加工、地质勘探等)面临“无钻可用”的困境。

为打破封锁,中国启动代号“121”的项目:由郑州磨料磨具磨削研究所(三磨所)牵头,联合国内科研机构与企业,潜心研发人造金刚石。

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20世纪60年代,121课题组专家在研制人造金刚石。

功夫不负有心人。在中国第一颗原子弹爆炸的前一年,即1963年,科研人员成功合成第一颗人造金刚石,标志着中国成为全球第六个掌握该技术的国家。

又过两年,1965年中国首台铰链式六面顶压机(自主研发)问世,实现人造金刚石的规模化量产。这一突破彻底打破了欧美国家的技术垄断。

此后几十年,郑州三磨所等科研机构持续优化工艺,推动中国人造金刚石从“实验室样品”走向“工业产品”。20世纪90年代,随着高温高压法(HPHT)与化学气相沉积法(CVD)技术的成熟,中国人造金刚石产业进入快速扩张期。

河南、山东等省份依托资源与产业基础,形成全球最大的超硬材料产业集群。经过优胜劣汰,河南东部一座名叫柘城的小县城,从“家庭作坊”起步,逐步发展为“中国钻石之都”。

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如今这座县城年培育钻石达1000万克拉,金刚石微粉超100亿克拉,占全国金刚石产量的80%以上。前文提到的“全球已知最大的人工培育钻石单晶”,就产自河南省柘城县。

从金刚石微粉、单晶到培育钻石,柘城县目前形成“原材料-辅料-工业级单晶-微粉-培育钻石”的完整产业链。这种规模效应使其成为全球金刚石微粉的供应中心。

技术上,柘城的金刚石企业,如力量钻石、惠丰钻石,不仅掌握了高纯度金刚石微粉的生产技术,更突破了半导体级金刚石(如IC芯片用超精加工特种金刚石)的制备难题。

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这种技术升级,使柘城的金刚石产品从“低端磨料”转向“高端半导体材料”,不仅打破了国外(如美国Element Six)的垄断,而且直接切入美国芯片产业链的核心环节。

03

反击美国,中国的牌打得很巧妙

中国商务部与海关总署联合发布公告,将平均粒径≤50微米的人造金刚石微粉纳入出口管制范围,这并非中国首次在关键材料领域出手。

此前,中国对稀土、镓、锗等实施管制,已让美国切实感受到供应链风险。而此次人造金刚石管制,则直接击中美国科技霸权的核心。

中国手中一直有牌,而且出牌巧妙。与全面禁运不同,中国采用备案审批制度,既保留民用合规通道,又精准限制敏感用途,迫使美国在芯片出口政策上让步。

具体而言,对于兼具民用与军事战略用途的物项,如稀土、人造金刚石这类重要工业材料,出口前必须获得商务部颁发的两用物项出口许可证件。

以人造金刚石为例,国家明确不管制用于装饰、首饰的培育钻石,以保障全球民用工业、日常消费等合规场景的正常供应。同时,用于半导体制造、军工制造的平均粒径≤50微米的人造金刚石微粉,则实施出口管制。

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例如,美国军工依赖的F-35战机发动机叶片磨削用人造金刚石浆料,其出口申请将受到严格审查。这种限制精准打击敏感领域的资源依赖,有效维护中国的资源安全,进而保障国家安全。

正如俄罗斯经济学家列瓦申科所说,中国正利用材料优势控制全球高科技产业链。

参考资料:

1《商丘日报》:河南柘城:“钻石之都”闪耀世界的发展逻辑。

2《河南日报》:从这走出去的“钻石力量”。

3郑州楼市:出口全球,河南这些县城太争气了!

4《大河报》:156.47克拉!全球最大培育钻石在河南商丘诞生。

5财联社:河南造出全球最大培育钻石。