AI动态跟踪系列（二十一）_金刚石散热_AI芯片亟需_降温_国内企业积极扩产_16页_1mb

报告摘要

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。