因为一则消息,培育钻石行情突然火起来了。8 月 12 日,美国商务部发布了一条出台管制措施,禁止氧化镓(Ga2O3)和金刚石、ECAD 软件的对华出口,进一步限制国内芯片行业的发展。其中,金刚石就是第四代半导体材料,主要是通过人工制作的方式生产。
那培育钻石又是什么呢?人造金刚石有两种用途,一种是工业用途,其中之一是作为半导体材料,另外一种就是培育钻石,是天然钻石的替代品,可以当做消费品。但是在生产工艺上两者都是一样的,培育钻石只是需要在得到人造金刚石后经历一番打磨处理,而生产企业同时会有培育钻石和人造金刚石的产品,所以培育钻石行情也跟着火起来了。
但是,在需求端两者是具有非常大的区别的,人造金刚石包括金刚石单晶和微粉,主要用于工业用途,包括磨削工具、锯切工具或者是研磨膏和研磨液等,也可以用来制作金刚石晶圆。而培育钻石主要是用来作为首饰等观赏工具,它在外观、性质和成分上跟钻石完全一样,肉眼根本看不出来,而价格还不到钻石价格的一半,而且随着工艺的成熟,价格还有进一步下探的空间。
2020 年,全球培育钻石产量是 700 万克拉,而人造金刚石的产量则已经超过 200 亿克拉,所以,培育钻石其实只占到人造金刚石很少的一部分。
从替代钻石的角度来看,2020 年全球天然钻石的产量是 1.11 亿克拉,培育钻石只占到 6%,占比还不高,而且美国市场对培育钻石的接受程度较高,美国的销量占到培育钻石的 80% 以上,对天然钻石的替代率能达到 8%,而国内的销量还比较低,对天然钻石的替代率还不到 1%。替代率低说明有非常大的提升空间,但是,能否顺利提升还值得商榷。
因为钻石本身就是因为稀缺性才得以被大众认可,在国内多用于结婚时购买,具有比较大的纪念意义,这时候价格并不重要。如果使用培育钻石的话,虽然便宜了很多,但是会让这个纪念意义大打折扣。这是国内的世俗文化所难以接受的。再退一步讲,如果大众能够接受培育钻石,那么莫桑石、黄金戒指、银戒指也有了可以接受的理由,培育钻石相比它们又显得贵了。所以,培育钻石在国内市场的渗透率提升并不会那么顺畅。
而对于美国人来说,因为结婚买钻石的占比还不到 50%,更多的是出于个人意愿,所以在培育钻石上接受度更高。但是现在的渗透率也只是 8%。
如果大众对于培育钻石的接受度比较高,按照人造金刚石超过 200 亿克拉的产量,企业会非常迅速地转向生产培育钻石,对于天然钻石的替代很快就可以完成。但是现实是并没有,说明问题还是出在需求上面。假的毕竟是假的,即使肉眼看不出区别,但是在专业仪器,区别依然是显而易见的。
人造金刚石的制作方法有两种,高温高压法(HPHT)和化学气相沉积法(CVD),两者生产出来的产品特性并不相同,简单来讲,高温高压法生产的金刚石成本低、周期短,但是纯净度稍差,而且只适合生产 1-5 克拉的小钻石,而化学气相沉积法虽然合成速度慢、成本高,但是纯净度高,适合生产 5 克拉以上的大钻石。在应用方面,高温高压法生产的金刚石多用于制作锯切、钻进和磨削等工具性产品,而化学气相沉积法生产的金刚石多用于制作芯片、传感器、大功率激光器件这些高端器械。在培育钻石方面,化学气相沉积法生产的金刚石品质更好,也更大,更适合替代天然钻石
好消息是我国是全球最大的人造金刚石生产国,金刚石单晶产量占全球总产量的 90% 以上,并且具有高温高压工业级金刚石的定价权。
但是,不好的消息是,在 CVD 法上我国还比较落后,而 CVD 法又更加适用在在第四代半导体材料、消费类大钻石上,所以,无论从替代天然钻石还是从第四代半导体角度来看,我国的企业其实并不具备竞争优势。这样看起来,培育钻石这波行情火的着实没有道理。
具体再看下 CVD 法。有数据显示,2020 年,全球培育钻石毛坯产量约为 700 万克拉,其中 380 万克拉来自 CVD 法。而我国 2021 年的 CVD 产能刚刚达到 50 万克拉。全球 CVD 人造金刚石生产企业也主要分布在美国、日本和欧洲等国家和地区,代表性企业有元素六、赛欧金刚石技术公司等。而在半导体材料研发领域,日本已成功研发超高纯 2 英寸金刚石晶圆量产方法,国内还没有听到消息。中兵红箭新投产的金刚石生产线使用的仍然是高温高压法,它的 CVD 方法也在培育中,但是距离海外还是有一定距离,力量钻石定增计划扩产,使用的也是高温高压法,
总得来看,这波培育钻石行情火了,但火的没道理。