> **来源：[研报客](https://pc.yanbaoke.cn)** # 金刚石散热：AI芯片散热材料新趋势 ## 核心内容 随着AI算力的持续升级和2.5D/3D异构集成技术的普及，芯片功耗和热流密度显著增加，传统散热材料（如铜、铝）已难以满足高端芯片散热需求，导致散热成为芯片性能释放的关键瓶颈。在此背景下，金刚石因其超高热导率、优异绝缘性和与硅芯片相近的热膨胀系数，被视作下一代高端芯片散热材料。2026年，金刚石散热行业迎来商业化爆发，国内企业积极扩产，推动产业链成熟和标准完善。 ## 主要观点 - **AI算力升级与散热需求激增**：芯片功率密度上升，热流密度指数增长，传统散热方案接近极限，散热成为制约芯片性能的重要因素。 - **金刚石材料优势突出**：热导率可达2200W/(m·K)，是铜的5倍以上、硅的15倍，具备高效导热、低热膨胀系数和良好绝缘性，是理想散热材料。 - **技术路线多样化**：当前形成四大金刚石散热技术路线，包括CVD金刚石热沉片、金刚石金属复合材料、金刚石晶圆直接键合和金刚石-SiC复合冷板，各路线在产业化成熟度、成本、性能等方面各有特点。 - **MPCVD成为主流工艺**：微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）是当前CVD合成金刚石的核心工艺，具备无电极、高纯度、低温高效、工艺稳定等优势，是实现高品质金刚石薄膜制备的关键。 - **国内企业积极布局**：河南作为全球最大的人造金刚石产区，多家企业如四方达、国机精工、沃尔德、黄河旋风等正在推进MPCVD设备扩产，加速金刚石散热材料的商业化落地。 - **金刚石铜复合材料率先应用**：该材料性价比高、易量产、封装适配性强，已在AI服务器、消费电子等领域实现规模化应用，成为当前产业化主力方案。 ## 关键信息 ### 技术路线与应用场景 | 技术路线 | 特点 | 应用场景 | |----------|------|----------| | CVD金刚石热沉片 | 高热导率、高纯度 | 芯片级散热 | | 金刚石金属复合材料 | 调控CTE、高性价比 | AI服务器、消费电子 | | 金刚石晶圆直接键合 | 无TIM接触热阻 | 高端芯片、系统级散热 | | 金刚石-SiC复合冷板 | 微流道液冷、系统级散热 | 超高功率芯片 | ### 金刚石制备工艺对比 | 工艺 | 激活方式 | 沉积面积 | 沉积速率 | 气体温度 | 热导率 | 优势 | 劣势 | |------|----------|----------|----------|----------|--------|------|------| | HFCVD | 热激活 | 0.5 m² | 1-10 μm/h | 1500-3600 K | ~1200 W/(m·K) | 大面积沉积、设备成本低 | 热导率低、丝污染、沉积速率慢 | | DC arc jet CVD | 电弧放电 | 7英寸 | 5-930 μm/h | 4000-7000 K | ~1800 W/(m·K) | 高沉积速率 | 热导率下降、薄膜不均 | | MPCVD | 电磁激活 | 8英寸 | 0.1-34 μm/h | 2500-4000 K | ~2000 W/(m·K) | 高纯度、低温高效 | 资本密集、沉积速率慢 | ### 国内企业进展 | 公司 | 扩产计划 | 散热进展 | |------|----------|----------| | 四方达 | 投资4.5亿元建设年产2.5万片CVD金刚石生产线 | 金刚石散热片已通过客户测试，进入小批量供货阶段 | | 国机精工 | MPCVD产能对应产值1.5亿元，明年达2亿元 | 散热片、光学窗口片有小批量订单，已形成多晶、单晶、复合材料产品矩阵 | | 沃尔德 | 拟定增募资3亿元用于金刚石微钻及功能材料项目 | 已交付硅基PCD金刚石衬底，正在推进冷板散热产品验证 | | 黄河旋风 | 投资3亿元建设年产4.5亿克拉人造金刚石项目 | 国内首条8英寸金刚石热沉片生产线已建成，一期计划年产2万片 | ### 2026年落地案例 - **联想YOGA Air 14 Ultra**：全球首款大规模量产搭载金刚石铜散热的AI轻薄本，配备约3.4克拉金刚石铜复合散热模组，导热系数达600W/(m·K)。 - **曙光数创C8000 V3.0**：全球首个MW级相变浸没液冷整机柜，采用金刚石铜微通道产品，实现导热率提升80%，助力芯片性能提升10%。 - **纬颖科技**：在COMPUTEX 2026上发布搭载金刚石复合材料的服务器冷板方案，成为英伟达新一代AI服务器平台的标配。 ## 投资建议 - **短期重点**：关注金刚石铜复合材料商业化进程，推荐四方达、国机精工、沃尔德、国力电子等企业。 - **中长期方向**：关注金刚石单晶/多晶热沉片及直接键合技术，未来有望导入高端AI芯片散热架构。 ## 风险提示 1. **商业化不及预期**：若AI厂商方案迭代推迟，可能导致企业业绩兑现延迟。 2. **竞争加剧与产能过剩**：国内产能快速扩张，若需求释放不及预期，可能出现价格战。 3. **下游需求不及预期**：全球AI资本开支下行或GPU出货不及预期，将影响金刚石散热导入节奏。