金刚石散热：新一代 AI 散热方案深度研究

摘要： 本报告探讨了金刚石散热作为应对 AI 芯片功耗提高、热流密度上升的新一代散热解决方案。金刚石凭借极高的热导率（铜的 5 倍以上）和与硅较为接近的热膨胀系数，成为解决 AI 芯片散热瓶颈的关键材料。目前全球产业链正加速布局，国内企业依托超硬材料积累迅速向半导体级金刚石转型。

行业主线：

1. 技术必要性：随着 2.5D/3D 异构集成普及，芯片内部热流密度指数级上升，金刚石散热通过热沉片、复合材料、CVD 涂层等路径提供高效散热。
2. 商业化进程：行业处于早期研发与测试阶段，收入体量较小，但美国企业在系统级应用占据先发优势，中国企业在材料制备端具备竞争力。
3. 市场规模：预计 2030 年金刚石散热价值量可达 54 亿美元（假设占服务器液冷市场的 10%）。

关键变化与分歧：

1. 落地挑战：大规模商业化面临热膨胀系数不匹配导致的“翘曲”、高界面热阻、材料极高硬度导致的加工难（抛光与切割周期长）以及初期成本过高导致经济性不足等问题。

受益方向与风险：

1. 受益方向：具备 CVD 金刚石批量制备能力、能攻克界面键合与超精密加工技术的半导体散热材料厂商。
2. 核心风险：AI 大模型发展及硬件升级不及预期；金刚石散热方案经济性不足；工艺改良进度缓慢。