> **来源：[研报客](https://pc.yanbaoke.cn)** # 金刚石散热：新一代AI散热方案总结 ## 核心内容 随着AI芯片功率密度的持续提升，散热问题成为制约性能释放的关键因素。金刚石因其卓越的物理特性，正成为新一代AI散热方案的核心材料。其热导率是铜的5倍以上，是硅的近15倍，且具有低热膨胀系数（CTE约为1.1 ppm/K），能够有效降低热应力，提高芯片寿命与性能。 ## 主要观点 - **技术优势显著**：金刚石具备极高的热导率、良好的绝缘性和较低的热膨胀系数，是解决AI芯片高热流密度问题的优选材料。 - **技术路径多样**：目前金刚石散热有四种主要技术路线，包括金刚石热沉片、金刚石/金属复合材料、CVD金刚石涂层以及与微通道液冷集成的系统级散热方案。 - **商业化进程加快**：尽管目前处于早期研发和测试阶段，但随着AI芯片散热需求的上升，全球产业链正加速布局。美国企业在直接键合和系统级应用上占优，而中国企业在超硬材料领域积累深厚，正快速向半导体级金刚石转型。 - **市场空间广阔**：根据普华有策预测，全球服务器液冷市场将在2030年达到535.1亿美元，若金刚石散热占10%，则市场规模有望达到54亿美元。 - **国内企业积极布局**：包括四方达、国机精工、力量钻石、黄河旋风、沃尔德等多家国内企业已在金刚石散热领域取得进展，部分产品已进入小批量供货阶段。 ## 关键信息 ### 金刚石散热技术路径 1. **金刚石热沉片**：通过CVD法在衬底上生长金刚石薄膜，加工成薄片集成于芯片背面，用于扩散热点。 2. **金刚石/金属复合材料**：将金刚石颗粒与金属基体结合，实现高效导热与良好加工性能。 3. **CVD金刚石涂层**：在基底表面沉积多晶金刚石薄膜，提升热扩散能力。 4. **金刚石材料与微通道液冷集成散热**：结合液冷微流道与金刚石材料，适用于超高功率芯片的系统级散热。 ### 市场规模预测 - 全球服务器液冷市场预计从2026年的125.7亿美元增长至2030年的535.1亿美元。 - 若金刚石散热占液冷市场10%，则2030年市场规模约为54亿美元。 ### 技术挑战 - **热膨胀系数不匹配**：导致芯片与金刚石材料之间出现翘曲问题，影响后续工艺良率。 - **界面热阻**：需实现原子级键合以减少热阻，否则将影响散热性能。 - **材料加工难度大**：金刚石硬度极高，需采用高成本的化学机械抛光（CMP）或等离子体抛光技术。 - **经济性问题**：高质量、大尺寸金刚石制备成本较高，影响下游应用的普及速度。 ## 国内主要布局企业 | 公司名称 | 核心技术 | 最新进展 | |----------|----------|----------| | 四方达 | 自主研发MPCVD设备及工艺 | 金刚石散热片通过海外客户测试，进入小批量供货阶段；沙雅基地建设中 | | 国机精工 | 六面顶压机+MPCVD设备 | 金刚石散热片小批量订单落地；牵头制定国内首个热沉用金刚石片团体标准 | | 力量钻石 | MPCVD制备高质量金刚石 | 与多家半导体企业合作，推动金刚石散热产品研发 | | 黄河旋风 | MPCVD技术与多晶金刚石 | 8英寸金刚石热沉片生产线投产，规划年产15万片 | | 沃尔德 | CVD法三大工艺 | 成功研发12英寸钻石散热晶圆，布局半导体应用 | ## 投资建议 - **行业前景**：AI芯片功率密度持续提升，金刚石散热作为新一代解决方案，商业化进程加快，具备较大增长潜力。 - **相关标的**：建议关注四方达、国机精工、力量钻石、黄河旋风、沃尔德、九州一轨、中兵红箭等公司。 - **投资逻辑**：随着技术进步和成本下降，金刚石散热有望在未来几年内实现规模化应用，推动相关产业链价值提升。 ## 风险提示 - **技术发展不及预期**：AI大模型发展若不如预期，可能影响金刚石散热的商业化进程。 - **经济性不足**：金刚石散热方案成本较高，若无法有效降低，将限制其广泛应用。 - **工艺改良进展缓慢**：若技术工艺未能及时优化，将影响金刚石散热的产业化速度。