在這個高速變化的世界里，環(huán)境在變，行業(yè)在變，連我們自己也時刻變化，整個世界無不充滿著各種變化和不確定性。對于通訊信息時代，同樣如此。面對各種無法控制的變化，金剛石行業(yè)如何去擁抱變化，如何在變化中抓住機遇，迎接挑戰(zhàn)，找到新的發(fā)展之路？

10月31日，這一見證歷史的時刻，5G通訊時代正式到來！在北京“中國國際信息通信展覽會”上，中國三大運營商和工信部同臺舉行了中國的5G商用啟動儀式，同時推出了5G商用套餐，意味著我國正式進入了5G商用時代。

11月6日，科技部官網(wǎng)發(fā)布消息——

是的！你沒有看錯：是6G！5G正在撲面而來，尚未全民普及之際，6G又強勁來襲！！這一消息重磅來襲，全民激情討論，熱血沸騰！

中國科技部6G的研發(fā)，讓世界上更多國家徹底無眠！這一刻，意味著我國在移動通信這一關鍵科技領域又邁進一步重棋！再次驚嘆！中國科技發(fā)展進步簡直神速?。≌娴暮芟胝f，中國人民真的太智慧，太專業(yè)了！

那么5G將給我們的生活帶來什么影響，換手機、換卡、換號么？

一個字：快！5G重要特征之一，既是速度可穩(wěn)定維持在2Gbps以上！

更重要的是5G網(wǎng)絡具備毫秒級時延和超高密度連接特性，可以適應未來各種高新技術的發(fā)展，比如物聯(lián)網(wǎng)、VR/AR、無人駕駛等技術。隨著5G的普及，智能手機市場將大幅擴大，加上自動駕駛汽車、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、數(shù)據(jù)中心等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，將大大帶動半導體市場的增長。

以網(wǎng)絡覆蓋為例，像車聯(lián)網(wǎng)、遠程醫(yī)療這類的應用需要的是一個幾乎無盲點的全覆蓋網(wǎng)絡。在這一點上，5G還無法做到一蹴而就，需要在6G時代得到補充和完善。已有專家提出，6G網(wǎng)絡將是一個地面無線與衛(wèi)星通信集成的全連接世界。通過將衛(wèi)星通信整合到6G移動通信，實現(xiàn)全球無縫覆蓋，網(wǎng)絡信號能夠抵達任何一個偏遠的鄉(xiāng)村，讓深處山區(qū)的病人能接受遠程醫(yī)療，讓孩子們能接受遠程教育。此外，在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、電信衛(wèi)星系統(tǒng)、地球圖像衛(wèi)星系統(tǒng)和6G地面網(wǎng)絡的聯(lián)動支持下，地空全覆蓋網(wǎng)絡還能幫助人類預測天氣、快速應對自然災害等。

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5G技術的快速發(fā)展為新材料應用于通訊領域提供了廣闊的前景，也帶來的新一輪科技創(chuàng)新周期。對全產(chǎn)業(yè)鏈器件原材料、基站天線、小微基站、通信網(wǎng)絡設備、光纖光纜、光模塊、系統(tǒng)集成與服務商、運營商等造成積極的影響。

隨著電子技術快速發(fā)展，半導體材料不斷更新?lián)Q代的同時，集成電路也向著大規(guī)模、高集成、大功率、小尺寸方向不斷深入提高，這勢必會造成電子元器件過熱；如何在高頻率下做到更低損耗、更小尺寸、更好導熱、更加集成成為5G天線材料的一大挑戰(zhàn)。另外電磁波引起的電磁干擾和電磁兼容問題；5G對手機外殼的信號傳輸能力也提出更高的要求……這將對新材料提出更高的要求，寬禁帶半導體材料、導熱材料、電磁屏蔽材料、高頻覆銅板基材、先進封裝、微波介質等新材料將成為5G時代的迫切需求。

近日，《產(chǎn)業(yè)結構調整指導目錄（2019年本）》修訂發(fā)布，功能性人造金剛石、高檔數(shù)控機床配套的磨料磨具產(chǎn)業(yè)被納入鼓勵類，金剛石名副其實。

《產(chǎn)業(yè)結構調整指導目錄(2019年本，征求意見稿)》于今年4月上旬到5月上旬，通過網(wǎng)絡公開征求了社會公眾意見，在征求意見稿中，鼓勵類產(chǎn)業(yè)并無相關超硬材料、磨料磨具產(chǎn)業(yè)。在行業(yè)與社會各界人士的共同努力爭取下，功能性人造金剛石材料、精密研磨及拋光用陶瓷材料、高檔數(shù)控機床配套的磨料磨具產(chǎn)業(yè)最終被采納吸收列入目錄2019鼓勵類。

作為新材料的代表，金剛石集眾多亮點于一身：除了珠寶首飾的收藏價值，還具有以其優(yōu)異的力學性能在高端制造業(yè)如精密工具、耐磨零件、切削工具、光學元件涂層、電子產(chǎn)品配件加工等領域的應用價值。

如果你認為金剛石只能靠硬度打打雜的話，那下面的事實就可能讓你大跌眼鏡了：

以金剛石為代表的第三代寬禁帶半導體材料及器件是未來集成電路的基礎，引領著信息時代的發(fā)展，并且在生物檢測和醫(yī)療、平板顯示、環(huán)保工程、功能器件等多個高新技術領域都有巨大的應用潛力。下面我們來看看金剛石作為新材料有哪些應用。

金剛石具有禁帶寬度大、硬度和熱導率極高、電子飽和漂移速度高、耐高溫、耐腐蝕、抗輻照等優(yōu)異性能，在高壓和高效功率電子、高頻和大功率微電子、深紫外光電子等領域都有著極其重要的應用前景。金剛石具有目前所知的天然物質中最高的熱導率（2200Ｗ/(m·K )），比碳化硅（SiC）大4倍，比硅（Si）大13倍，比砷化稼（GaAs）大43倍，是銅和銀的4~5倍，目前金剛石導熱散熱復合材料大有可為。

目前大功率、高電流密度是IGBT芯片的發(fā)展趨勢，這勢必會造成電子元器件過熱。研究數(shù)據(jù)表明，芯片表面溫度達到70~80℃時，溫度每增加1℃，芯片可靠性下降5%，超過55%的電子設備的失效形式是由溫度過高引起的。

要解決散熱問題，除了采用更高效的冷卻技術外，研制出熱導率大于400W/(m·K)且膨脹系數(shù)與半導體材料相匹配的新型輕質電子封裝材料迫在眉睫。

作為第四類封裝材料，金屬基復合材料被寄予厚望，目前金剛石/Cu復合材料和金剛石/Al復合材料是研究的重點和熱點。以金剛石/Cu復合材料為例，確定銅基體與金剛石顆粒大小、晶型后，選擇適當?shù)闹苽涔に囀菦Q定復合材料是否成功獲得優(yōu)良熱性能與理想界面組織的重要因素。

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另外，在電子元器件材料表面沉積納米金剛石薄膜,可以大大縮小原來元件中用于散熱的部件尺寸,這不僅解決了導熱問題,而且也提供了制作超大規(guī)模集成電路的可能。膜層對導體也起到了絕緣保護的作用,避免了元件之間的相互干擾。

同時， CVD金剛石是一種性能優(yōu)異的高溫、寬帶隙半導體材料,其電子和空穴載流子遷移速度極高。CVD金剛石半導體其工作最高溫度可達到600℃以上,這是金剛石材料被定格的終極應用。材料學家預測,CVD半導體器件的問世是電子技術的一場革命。

近年來，對于以金剛石、氧化鎵、氮化鋁、氮化硼等為代表的超寬禁帶半導體材料（禁帶寬度＞4.5eV）的研究和應用，不斷地獲得著技術突破。這類半導體材料具有更高的禁帶寬度、熱導率以及材料穩(wěn)定性，在新一代深紫外光電器件、高壓大功率電子器件等領域具有顯著的優(yōu)勢和巨大的發(fā)展?jié)摿?，目前正成為國際競爭的新熱點。

金剛石可以作為有源器件材料制作場效應管、功率開關等器件，也能作為無源器件材料制成肖特基二極管。由于金剛石具有很高的熱導率和極高的電荷遷移率，其制成的半導體器件在高頻、高功率、高電壓等惡劣環(huán)境中具有巨大的應用前景。國外在金剛石功率電子器件制作方面也取得了一些研究進展，在關鍵性能指標上實現(xiàn)了一些提升。

隨著金剛石半導體技術的不斷發(fā)展，未來必將突破n型摻雜技術、大尺寸高質量單晶制備及高平整度、高均勻性材料外延技術等瓶頸問題，實現(xiàn)更高功率性能的金剛石電子器件。金剛石半導體器件比硅芯片更薄，基于金剛石的電子產(chǎn)品很可能成為高能效電子產(chǎn)品的行業(yè)標準，將對一些高新行業(yè)產(chǎn)生顯著影響，包括更快的超級計算機、先進的雷達和電信系統(tǒng)、超高效混合動力汽車、極端環(huán)境中的電子設備以及下一代航空航天電子設備等。

金剛石膜是一種優(yōu)質的表面材料,具有紅外增透特性,是一種良好的可以作為紅外窗口的減反射膜材料。此外,金剛石的高導熱、耐磨等特性,也可以很好地保護紅外窗口免受外界沖擊。因此,在紅外窗口表面鍍金剛石膜,完美解決了軍工航天領域對紅外窗口應用的各種問題。因此，金剛石在導彈紅外視窗、光學數(shù)據(jù)存儲的新型金剛石透鏡、隱身材料等領域具有廣泛的應用。

金剛石在檢測與傳感領域也發(fā)揮著巨大作用，例如，利用帶有氮空位中心的單晶金剛石可以研發(fā)微型磁力計并通過磁場的強度和方向進行傳感；利用金剛石的惰性和摻硼傳導能力來生產(chǎn)高度可逆的電化學傳感器；利用兩極電化學電池中的摻硼金剛石替代腐蝕性液體,減少有害化學品,實現(xiàn)環(huán)保型電池的生產(chǎn)……

場發(fā)射顯示器(Field Emission Display,FED)是一種新型自發(fā)光平板顯示器。金剛石有比較低的逸出功,電子較容易通過表面勢壘而成為場發(fā)射的電子,這是作為場發(fā)射陰極最重要的條件。此外,金剛石膜還具有一系列優(yōu)異的性能,如硬度極高、導熱性極佳、光透性好、化學性能穩(wěn)定等,這些都是場發(fā)射陰極的有利條件。因此，用sp3含量較高的類金剛石膜并摻N、H等元素后做冷陰極成為當今研究熱點之一，金剛石制備的顯示器將成為“明日之星”。

在電子信息領域中,超硬材料切割工具主要用于電子元件用晶體材料加工、IC(集成電路)封裝材料切斷加工、光電子元件模塊的光學部件加工、視聽顯示器件模塊部件的加工等。隨著科學技術的進步,IC集成度越來越高,功能模塊化設計推陳出新,相應的加工工序對超硬材料工具的要求也越來越高,同時也促進了電子信息領域用超硬材料切割工具的發(fā)展。

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精密加工是衡量一個國家制造技術水平高低的重要標志，是現(xiàn)代高技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎。超硬材料廣泛應用在汽車、空調壓縮機、軸承、半導體、５Ｇ手機背板、石油鉆進以及生物醫(yī)療等領域的精密加工中。超高速磨削CＢＮ砂輪，PCD/PCBN超硬刀具，金剛石超薄砂輪等超硬制品在汽車發(fā)動機，空調壓縮機的活塞、氣缸以及半導體芯片等精密加工中發(fā)揮著極重要的作用。超硬材料已大量應用在汽車行業(yè)的精密加工中，加工技術成熟。汽車發(fā)動機活塞、缸體、缸蓋，汽車輪轂，變速箱齒輪，殼體，曲軸和凸輪軸等已廣泛使用超硬材料進行加工，汽車領域的超高速磨削基本以CBN砂輪為主。

CVD金剛石的電絕緣、寬禁帶、抗幅射以及特有的電負性特點,使它在核反應、高能粒子加速器的探測器應用獲得成功。同時,具有高靈敏度的CVD金剛石放射性探測器在腫瘤的治療、放射性污染檢測和處理中做出了很好的貢獻。由于其具有非常寬的電化學窗口(＞3V)和極好的化學惰性,摻雜的CVD金剛石電化學電極已經(jīng)開始在環(huán)境保護領域如有害污染檢測和污水處理中得到應用。

2019，5G正式開啟！導熱、散熱將是個巨大挑戰(zhàn)！對新材料、新工藝要求也更加苛刻。金剛石作為新材料的代表，在導熱散熱、半導體功能器件、培育鉆石、精密加工、光學窗口等領域的重要日益凸顯，在5G時代，金剛石材料該如何立足當下，與時俱進？如何抓住機遇與迎接挑戰(zhàn)？如何突破應用難點？未來發(fā)展趨勢又如何？

Carbontech2019金剛石論壇將針對5G時代下金剛石行業(yè)如何創(chuàng)新突破進行討論，從解決市場發(fā)展趨勢、工藝設備、導熱散熱、創(chuàng)新應用等金剛石行業(yè)存在的痛點出發(fā)，旨在為行業(yè)提供優(yōu)質的解決方案，促進行業(yè)繁榮發(fā)展。