> **来源：[研报客](https://pc.yanbaoke.cn)** # 金刚石：AI芯片的终极散热方案 ## 核心内容 金刚石作为一种高导热材料，因其热导率高达2000-2600 W/(m·K)，是铜的5倍以上，成为AI芯片散热的终极方案。随着AI芯片算力的提升与华为“韬（τ）定律”的提出，金刚石散热技术成为解决高功率密度散热问题的关键。 ## 主要观点 - **AI芯片散热瓶颈**：随着算力的暴增，AI芯片功耗不断上升，传统散热材料如铜和铝已接近物理极限，而金刚石的高导热性能成为突破瓶颈的首选。 - **韬定律与散热需求**：华为提出的“韬定律”主张通过三维堆叠提升芯片性能，但带来更高的散热压力，特别是垂直热阻累积和局部热流密度暴增，使得金刚石散热成为必须。 - **金刚石散热优势**： - 热导率远超铜、铝、石墨等材料，能快速传导热量。 - 具有电绝缘特性，可直接接触芯片，避免短路。 - 热膨胀系数低，与芯片匹配，减少热应力。 - 能解决“最后一毫米”传热瓶颈，提升系统能效。 - **应用进展**： - 2026年4月，金刚石铜复合材料在郑州超算中心实现全国首次规模化应用。 - 英伟达Vera Rubin架构GPU有望采用“金刚石-铜复合热沉+45°C温水直冷”方案。 - Akash Systems向印度NxtGen AI交付搭载Diamond Cooling®技术的NVIDIA H200 GPU服务器。 ## 金刚石技术方案 金刚石散热技术主要包括以下四种方案： 1. **碳化硅沉积金刚石薄膜**：与现有产线兼容，成本较低，但界面热阻较高。 2. **MPCVD法**：热导率高达2000 W/(m·K)，设备昂贵，生长速率低。 3. **金刚石单晶**：热导率最高，可达2200 W/(m·K)，但成本高、工艺难。 4. **金刚石/金属复合冷板**：热导率600-800 W/(m·K)，工艺成熟，已批量应用。 ## 产业格局与市场前景 - **海外产业领先**：Element Six、Sumitomo Electric ALMT、Coherent等企业处于第一梯队，Akash Systems和Diamond Foundry代表第二梯队。 - **国内企业进展**： - **力量钻石**：已量产CVD金刚石热沉片，热导率高达2200 W/(m·K)，正在推进金刚石散热片规模化生产。 - **四方达**：掌握MPCVD核心技术，热导率可达2000 W/(m·K)，已建成国内最大CVD金刚石生产基地。 - **国机精工**：已实现大面积CVD金刚石热沉片量产，产品用于大功率LED和射频器件。 - **黄河旋风**：量产8英寸金刚石热沉片，热导率接近2000 W/(m·K)，已通过华为、中芯国际等企业验证。 - **中兵红箭**：作为超硬材料“链主”，布局CVD与HPHT双技术路线，正推进金刚石散热产业化。 - **恒盛能源**：已建成CVD金刚石生产线，功能性金刚石良品率超90%，远期目标年产能260万克拉。 ## 市场预测 预计到2030年，金刚石散热市场规模将达到近400亿元，其中： - AI芯片领域：市场规模达215亿元。 - 液冷板领域：市场规模达104亿元。 - 光模块领域：市场规模达79亿元。 ## 风险提示 - **产业推进不及预期**：金刚石散热在关键技术瓶颈上难以突破，导致无法大规模量产。 - **高端AI芯片需求不及预期**：若高端芯片需求减少，将影响高功率散热材料的市场表现。 - **应收账款回收不及预期**：可能影响公司现金流和盈利。 - **成本上涨**：若上游原材料或电力成本超预期，将对行业盈利能力造成压力。 ## 关键信息总结 - **金刚石热导率**：超过2000 W/(m·K)，是铜的5倍以上，是硅的10余倍。 - **技术瓶颈**：金刚石的合成成本高、工艺复杂，尚未实现大规模量产。 - **应用场景**：适用于AI芯片、高功率激光器、射频器件、数据中心等高热密度场景。 - **行业趋势**：AI超算和液冷技术加速发展，推动金刚石散热材料应用增长。 ## 相关公司 | 公司名称 | 核心业务 | 技术亮点 | |----------|----------|----------| | 力量钻石 | CVD功能金刚石材料 | 热导率2200 W/(m·K)，已通过英伟达实验室测试 | | 四方达 | CVD金刚石散热片 | 热导率超2000 W/(m·K)，已建成70万克拉CVD生产基地 | | 国机精工 | CVD金刚石热沉片 | 热导率1500-1800 W/(m·K)，已获国防订单 | | 黄河旋风 | 8英寸金刚石热沉片 | 热导率接近2000 W/(m·K)，已通过华为、中芯国际验证 | | 中兵红箭 | CVD单晶金刚石 | 热导率≥2000 W/(m·K)，布局金刚石散热产业化 | | 恒盛能源 | MPCVD金刚石散热片 | 热导率2200 W/(m·K)，已与芯片厂商开展测试合作 | ## 投资评级说明 - **证券评级**：买入（Buy）、增持（Outperform）、中性（Neutral）、减持（Underperform）。 - **行业评级**：看好（Overweight）、中性（Neutral）、看淡（Underweight）。 ## 法律声明 本报告由申万宏源证券研究所发布，仅供客户使用。未经授权，不得复制、转载或分发。报告中所列数据和信息基于公开资料，不保证其准确性或完整性。投资决策需客户自行判断，公司不承担由此产生的任何责任。 ## 联系方式 | 团队 | 联系人 | 电话 | 邮箱 | |------|--------|------|------| | 华东团队 | 茅炯 | 021-33388488 | maojiong@swhysc.com | | 华北团队 | 肖霞 | 15724767486 | xiaoxia@swhysc.com | | 华南团队 | 王维宇 | 0755-82990590 | wangweiyu@swhysc.com | | 华北创新团队 | 潘烨明 | 15201910123 | panyeming@swhysc.com | | 华东创新团队 | 朱晓艺 | 18702179817 | zhuxiaoyi@swhysc.com |