> **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 ## 核心内容概述 随着AI芯片功率密度持续提升，传统散热技术已难以满足散热需求，金刚石散热因其卓越的物理性能，成为新一代散热解决方案的重要方向。金刚石具备极高的热导率（可达2200 W/(m·K)）、优异的绝缘性以及低热膨胀系数（CTE约为1.1 ppm/K），使其在芯片散热领域具有显著优势。当前，全球多个企业正加速布局金刚石散热技术，推动其商业化进程。 ## 主要观点 - **AI芯片散热需求激增**：2.5D/3D异构集成技术（如CoWoS、SOIC）推动芯片热流密度指数级上升，局部热点影响芯片寿命和性能。 - **金刚石散热技术路径多样**：主要包括金刚石热沉片、金刚石/金属复合材料、CVD金刚石涂层和金刚石材料与微通道液冷集成散热，其中前两种方案商业化进展较快。 - **全球产业链加速布局**：美国企业在直接键合和系统级应用方面领先，而中国大陆企业依托超硬材料制造优势，迅速向半导体级金刚石散热材料转型。 - **市场空间广阔**：预计2030年全球服务器液冷市场规模将达535.1亿美元，若金刚石散热占比10%，则市场规模将达54亿美元。 - **国内企业布局加速**：四方达、国机精工、力量钻石、黄河旋风、沃尔德等企业已进入送样、测试或小批量供货阶段，推动金刚石散热在AI芯片领域的应用。 - **商业化仍面临挑战**：包括热膨胀系数不匹配、界面热阻、材料加工难度以及经济性问题，这些因素可能影响金刚石散热的大规模应用。 ## 关键信息 ### 技术优势 - **热导率高**：CVD单晶金刚石热导率是铜的5倍以上，是硅的近15倍。 - **绝缘性好**：可直接贴装于芯片表面，无需额外绝缘层。 - **CTE匹配性高**：与硅的CTE相近，有效降低热循环中热应力。 ### 技术路径 1. **金刚石热沉片**：通过CVD工艺生长金刚石薄膜，用于芯片背面热扩散。 2. **金刚石/金属复合材料**：金刚石颗粒与金属基体结合，兼顾导热与匹配性。 3. **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。 4. **金刚石与微通道液冷集成**：适用于高功率芯片，如>1kW的AI芯片。 ### 商业化进展 - **四方达**：已通过海外客户测试，进入小批量供货阶段，建设年产2.5万片CVD金刚石散热基地。 - **国机精工**：已送样民用产品，2025年金刚石散热收入超千万，正在制定国内首个热沉用金刚石片团体标准。 - **力量钻石**：与多家半导体企业对接，产品热导率可达2200W/(m·K)。 - **黄河旋风**：已建成8英寸金刚石热沉片生产线，目标年产15万片，将半导体散热作为第一大主业。 - **沃尔德**：已研发出12英寸高平整度钻石散热晶圆，设立专项组推进技术产业化。 ### 市场前景 - 全球服务器液冷市场预计2030年达535.1亿美元，金刚石散热价值量有望达54亿美元。 - 金刚石散热在AI芯片、高功率半导体、5G/6G基站、雷达、新能源汽车等领域具有广泛应用前景。 ## 投资建议 - **行业趋势**：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。 - **投资标的**：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。 - **风险提示**： - 技术发展不及预期； - 金刚石散热方案经济性不足； - 工艺改良进展不及预期。 ## 产业链公司总结 | 公司名称 | 核心技术 | 最新进展 | |----------|----------|----------| | 四方达 | MPCVD合成及加工设备技术 | 已通过海外客户测试，进入小批量供货阶段，建设年产2.5万片CVD金刚石散热基地 | | 国机精工 | 六面顶压机+MPCVD设备 | 已送样民用产品，2025年收入超千万，制定热沉用金刚石片团体标准 | | 力量钻石 | MPCVD制备高质量金刚石 | 与多家半导体企业对接，已实现单晶金刚石表面粗糙度Ra<1nm | | 黄河旋风 | MPCVD多晶金刚石热沉片 | 建成8英寸热沉片生产线，计划3年内配置300台MPCVD设备 | | 沃尔德 | CVD金刚石热沉片 | 研发12英寸钻石散热晶圆，设立AI芯片散热专项组 | ## 风险提示 - **技术发展不及预期**：AI大模型发展不及预期可能影响金刚石散热商业化进程。 - **经济性不足**：金刚石材料成本较高，需进一步优化以提升性价比。 - **工艺改良进展缓慢**：当前金刚石散热生产工艺仍有待改进，可能影响规模化应用。 ## 结论 金刚石散热作为AI芯片散热的前沿技术，具备显著的性能优势，但商业化仍需克服技术、成本和工艺等多重挑战。随着全球产业链加速布局，国内企业积极布局，市场空间广阔，未来有望迎来快速增长。