20260712-浙商证券-新材料行业周报③_AI时代下_重视散热+半导体衬底双料全能的金刚石材料_2页_312kb

金刚石材料在AI时代的重要地位与应用前景总结

核心内容

金刚石作为一种具有卓越物理特性的材料，正逐渐成为AI时代下半导体和散热领域的重要材料。其具备宽带隙、高载流子迁移率、高热导率、高临界击穿场强和优异的Baliga器件品质因子，使其在高温、高频、高功率及抗辐照等极端条件下展现出独特优势，具备广泛的应用前景。

主要观点

• 金刚石在半导体领域的吸引力：金刚石是第四代半导体材料的代表之一，其禁带宽度远高于硅、碳化硅和氮化镓等传统材料，综合性能更优，适用于高性能、高功率半导体器件。
• 散热需求的快速增长：随着AI算力设施的发展，芯片热流密度不断上升，传统散热方式已难以满足需求。金刚石因其约5倍于铜的导热效率，被视为解决高热密度问题的“终极材料”。
• 技术突破与产业化趋势：目前金刚石半导体材料的制备仍面临技术难度高、成本高的问题，但随着CVD法良率提升、n型掺杂技术规模化应用和异质集成工艺优化，其大尺寸化、高性能化、低成本化将成为核心发展方向。
• 国产化/产业化加速：中国多家企业正在推进金刚石材料的国产化进程，包括沃尔德、国机金刚石、晶盛机电、黄河旋风、四方达和力量钻石等，均在各自领域取得了显著进展。

关键信息

金刚石材料优势

• 热导率：22 W·cm⁻¹·K⁻¹，是铜的约5倍；
• 载流子迁移率：电子4500 cm²/(V·s)，空穴3800 cm²/(V·s)；
• 禁带宽度：>3.4eV，远高于硅、碳化硅和氮化镓；
• 应用前景：适用于高温、高频、高功率、抗辐照等极端环境。

金刚石散热技术进展

• Coherent：2025年推出金刚石-碳化硅陶瓷复合材料；2026年推出可直接键合到芯片上的金刚石热管理方案；
• 英伟达：下一代Vera Rubin架构GPU采用“金刚石铜复合散热+45°C温水直液冷”方案；
• Akash Systems：交付全球首批搭载Diamond Cooling技术的H200 GPU服务器；
• 市场预测：2026年全球服务器液冷市场为125.7亿美元，预计2030年达535.1亿美元，若金刚石散热占比达10%，则市场规模为54亿美元。

中国金刚石材料企业进展

• 沃尔德：研发出12英寸金刚石散热晶圆，推动AI芯片与功率模块散热；
• 国机金刚石：掌握CVD金刚石制备技术，可批量生产高品质单晶与多晶金刚石片；
• 晶盛机电：自研MPCVD设备与工艺，实现高质量金刚石材料稳定制备；
• 黄河旋风：生长出5～30μm超薄6～8英寸多晶金刚石晶圆；
• 四方达：CVD金刚石散热片热导率可达2000W/(m·K)以上；
• 力量钻石：半导体高功率散热片项目一期投产，2026年培育出247.82克拉超大颗粒单晶金刚石，刷新世界纪录。

风险提示

• 技术进步不及预期；
• 产业化进度不及预期。

行业评级

• 看好（维持）：基于行业未来增长潜力和金刚石材料在AI及半导体领域的应用前景，浙商证券维持对行业的看好评级。

分析师信息

• 毕春晖：执业证书号 S1230525120006，邮箱 bichunhui@stocke.com.cn
• 张智杰：执业证书号 S1230526060004，邮箱 zhangzhijie@stocke.com.cn

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• 买入：证券相对于沪深300指数表现+20%以上；
• 增持：+10%～+20%；
• 中性：-10%～+10%；
• 减持：-10%以下。

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