> **来源：[研报客](https://pc.yanbaoke.cn)** # 计算机行业深度报告：金刚石散热——新一代 AI 散热方案 ## 核心内容 随着 AI 芯片功率密度不断提升，散热问题成为制约其性能释放的关键因素。金刚石散热因其卓越的热导率、优异的绝缘性以及较低的热膨胀系数，被认为是解决这一问题的前沿方案。当前，全球多家公司正加速布局金刚石散热技术，中国企业在该领域也展现出强劲的发展势头。 ## 主要观点 - **技术优势**：金刚石具有极高的热导率（可达 2200 W/(m·K)），是铜的 5 倍以上、硅的近 15 倍，同时具备低热膨胀系数（CTE 约为 1.1 ppm/K），可有效降低热应力。 - **技术路径**：金刚石散热主要通过四种技术路径实现：CVD 金刚石热沉片、金刚石/金属复合材料、CVD 金刚石涂层、金刚石材料与微通道液冷集成散热。 - **商业化进展**：尽管金刚石散热仍处于早期研发阶段，但随着 AI 芯片对散热性能的迫切需求，全球产业链正加速布局，部分企业已实现小批量供货或送样测试。 - **市场空间**：预计 2030 年全球服务器液冷市场规模将达到 535.1 亿美元，若金刚石散热价值占比达 10%，则市场规模将超过 54 亿美元。 - **国内企业布局**：四方达、国机精工、力量钻石、黄河旋风、沃尔德等国内企业已积极布局金刚石散热业务，部分企业具备量产能力或正在推进产业化进程。 ## 关键信息 ### 1. 金刚石散热的技术特性 - **热导率高**：CVD 单晶金刚石的热导率高达 2200 W/(m·K)，远超铜和硅。 - **绝缘性好**：金刚石具有极高的电阻率和击穿电压，可直接贴装于芯片表面，无需额外绝缘层。 - **热膨胀系数低**：CTE 约为 1.1 ppm/K，与硅接近，有助于减少热循环中的应力。 ### 2. 技术路径与应用 - **CVD 金刚石热沉片**：用于芯片背面，快速扩散局部高温，降低热流密度。 - **金刚石/金属复合材料**：结合金刚石的高导热性与金属的可加工性，适用于多种散热场景。 - **CVD 金刚石涂层**：在散热基底表面沉积金刚石薄膜，提升热扩散能力。 - **金刚石与微通道液冷集成**：适用于高功率芯片（>1kW），实现系统级散热。 ### 3. 全球与国内企业进展 #### 海外企业 | 公司名称 | 核心技术 | 最新进展 | |----------------|--------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------| | Akash Systems | Diamond Cooling® 技术，合成金刚石直接集成于 GPU 散热模组 | 2026 年 2 月向印度 NxtGen AI 交付首批金刚石冷却 NVIDIA H200 服务器，获 3 亿美元订单 | | Element Six | CVD 金刚石热扩散器，Diamond-Copper 复合材料 | 与日本 Orbray 合作实现晶圆级单晶金刚石制造，推动热扩散器向大尺寸演进 | | Coherent | CVD 金刚石基板，Diamond-loaded SiC 复合材料 | 2026 年 1 月推出高性能可键合金刚石解决方案；2025 年 6 月发布金刚石-SiC 复合材料 | | Diamond Foundry | 实验室培育金刚石技术，芯片级金刚石直接键合 | 声称可解锁 5 倍 AI 芯片性能 | | SP3 Diamond | CVD 金刚石涂层与晶圆制造经验 | 专注为半导体制造提供高质量金刚石晶圆，拓展热管理解决方案产品线 | | NxtGen AI | 金刚石冷却 AI 数据中心规模化部署 | 2026 年 2 月在印度率先部署全球首批金刚石冷却 NVIDIA H200 GPU 服务器 | #### 国内企业 | 公司名称 | 核心技术 | 最新进展 | |----------------|--------------------------------------|--------------------------------------------------------------------------| | 力量钻石 | MPCVD 技术，生产半导体高功率散热金刚石功能材料 | 2025 年 1 月建成投产，具备 12 英寸金刚石衬底及薄膜的批量制备能力 | | 黄河旋风 | MPCVD 技术，8 英寸金刚石热沉片量产 | 2026 年 2 月首条 8 英寸金刚石热沉片生产线投产，计划 3 年内配置 300 台 MPCVD 设备 | | 国机精工 | 六面顶压机+MPCVD 设备，金刚石散热片 | 2025 年实现金刚石散热收入超千万，牵头制定国内首个热沉用金刚石片团体标准 | | 沃尔德 | CVD 法三大工艺，12 英寸钻石散热晶圆 | 2026 年 3 月定增募资 3 亿元，12 英寸 CVD 金刚石热沉片处于测试阶段 | | 四方达 | 自主研发 MPCVD 设备及工艺 | 金刚石散热片已通过海外客户测试，进入小批量供货阶段，推进年产 2.5 万片基地建设 | | 桦茂科技 | MPCVD 法生长金刚石 | 2025 年 12 月二期产线投产，展开送样测试，产品仍处测试验证阶段 | ### 4. 商业化挑战 - **热膨胀系数不匹配**：可能导致晶圆翘曲，影响后续工艺良率。 - **界面热阻**：若无法实现原子级键合，将影响散热性能。 - **材料加工难度高**：金刚石硬度高，需采用昂贵的 CMP 或等离子体抛光技术。 - **成本问题**：高质量、大尺寸金刚石制备成本较高，影响经济性。 ## 投资建议 - 金刚石散热作为新一代散热方案，具有广阔的应用前景。 - 当前全球多家厂商已开始布局，国内企业亦积极推进产业化。 - 尽管存在技术与成本挑战，但产业进展明显加快，预计未来将加速放量。 - **相关标的**：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。 ## 风险提示 - **技术发展不及预期**：AI 大模型发展若不如预期，将影响金刚石散热的商业化进程。 - **经济性不足**：若无法有效降低成本，将限制其大规模应用。 - **工艺改良滞后**：若生产工艺改进不及时，可能影响产品良率与市场接受度。 ## 总结 金刚石散热作为 AI 芯片散热的重要方向，正受到全球产业链的高度重视。随着 AI 芯片功率密度的提升，金刚石凭借其卓越的物理性能成为关键解决方案。虽然目前仍面临技术和成本挑战，但国内企业已在多个环节取得突破，具备一定的产业化能力。未来随着技术成熟和成本下降，金刚石散热有望迎来大规模商业化应用。