金刚石散热行业深度报告：金刚石散热，AI散热高效方案，金刚石铜规模化应用在即

2026年6月29日金刚石散热：AI散热高效方案，金刚石铜规模化应用在即——金刚石散热行业深度报告证券研究报告分析师邱世梁分析师王华君分析师吴天佑分析师汪成研究助理蒋逸邮箱qiushiliang@stocke.com.cn邮箱wanghuajun@stocke.com.cn邮箱wutianyou@stocke.com.cn邮箱wangcheng05@stocke.com.cn邮箱jiangyi01@stocke.com.cn证书编号S1230520050001证书编号S1230520080005证书编号S1230524010002证书编号S1230525010005行业评级：看好添加标题95%金刚石散热：AI散热高效方案，金刚石铜规模化应用在即 21、金刚石散热：AI芯片热管理高效解决方案，金刚石铜有望率先规模化应用•金刚石散热：散热逐渐成为制约芯片性能的核心瓶颈，金刚石材料优势凸显。（1）金刚石材料高热导率等优势凸显：热管理逐渐成为制约芯片性能的核心瓶颈，约55%的电子设备过早失效由温度问题引起，器件温度每升高10°C，失效率翻倍，寿命减半。相较传统散热材料，金刚石材料的高热导率（热导率高达1000-2200W/(m·K)，是铜的5倍、硅的13倍以上）等优势凸显。（2）金刚石材料可分为纯金刚石和金刚石复合材料，其中金刚石铜复合材料有望率先规模化应用：①单晶金刚石/多晶金刚石：导热性能优异（单晶金刚石热导率2000-2200W/(m·K)，多晶金刚石热导率1000-1800W/(m·K)），但制备难度较高。②金刚石复合材料：包括金刚石铜、金刚石铝、金刚石碳化硅等，其中金刚石铜在成本、热膨胀系数匹配度等方面优势相对突出，有望率先规模化应用，2026年以来，金刚石铜复合材料在曙光数创 C8000 V3.0 兆瓦级相变浸没液冷整机柜、郑州国家超级计算中心节点机房等部分场景已落地，英伟达Vera Rubin架构GPU也将全面采用金刚石铜散热方案。2、市场空间：2029年全球AI芯片领域的金刚石铜复合材料市场空间有望达65亿美元，2025-2029年复合增速达到237%•金刚石铜应用方式：金刚石铜通常直接与芯片贴合，主要用于芯片下方的热沉片、封装盖帽（盖板） 、电气绝缘散热基板。•市场空间：按AI服务器出货量540万台计算，2029年全球AI芯片领域的金刚石铜复合材料市场空间有望达65亿美元，2025-2029年复合增速达到237%。3、竞争格局：国内企业加速赶超，国机精工、斯莱克、赛墨科技（未上市）、瑞为新材（未上市）等企业进度领先4、投资建议：推荐：斯莱克（携手北科大，已开发出金刚石复合材料热沉样品）等。关注：国机精工（相关产品已在国防工业领域应用，民用领域送样）、四方达（金刚石散热片已通过海外客户测试开始小批供货）、沃尔德（CVD金刚石热沉已通过客户认证）、中兵红箭（金刚石散热片已实现小批量生产）、黄河旋风（8英寸金刚石热沉片产线已投产）、力量钻石、惠丰钻石、恒盛能源等。5、风险提示：市场需求不及预期、技术迭代不及预期、市场竞争加剧目录C O N T E N T S金刚石散热：AI芯片热管理高效解决方案，金刚石铜有望率先规模化应用0103 竞争格局：金刚石铜复合材料领域，国内企业加速赶超05 风险提示3市场空间：2029年全球AI芯片领域金刚石铜复合材料市场空间有望达65亿美元0204 投资建议金刚石散热：AI芯片热管理高效解决方案，金刚石铜有望率先规模化应用01Partone4添加标题95%金刚石散热：散热逐渐成为制约芯片性能的核心瓶颈，金刚石材料优势凸显5p 什么是金刚石散热：利用金刚石材料的高热导率等物理特性，将其制成散热盖板、热沉等，提高热管理效率。p 为什么需要金刚石散热：金刚石散热是AI芯片热管理的高效解决方案。1）散热的重要性：热管理逐渐成为制约芯片性能的核心瓶颈。算力芯片功耗持续提升，芯片“热障”成为产业升级核心瓶颈。约55%的电子设备过早失效由温度问题引起，器件温度每升高10°C，失效率翻倍，寿命减半。2）金刚石材料的优越性：相较传统散热材料，金刚石材料拥有高热导率（热导率高达1000-2200W/(m·K)，是铜的5倍、硅的13倍以上）等物理特性，在芯片功耗持续提升的背景下，优势更加凸显。p 金刚石散热材料可分为纯金刚石、金刚石复合材料（1）纯金刚石：包括单晶金刚石和多晶金刚石。（2）金刚石复合材料：包括金属基（金刚石铜、金刚石铝、金刚石镁等）、陶瓷基金刚石复合材料（金刚石碳化硅等）。数据来源：21经济网，证券时报网，经济参考网，化合积电官网，粉体圈，公司公告，semianalysis，英伟达，浙商证券研究所整理表：金刚石材料热导率优于传统材料材料热导率 (W/(m·K)) 热膨胀系数 (10⁻ ⁶/K)单晶金刚石2000-22001多晶金刚石薄膜1000-18002-3金刚石铜8004.6-6.6金刚石铝5007.5金刚石-碳化硅7004.5铜40017铝23723.1氮化铝170-2004.5图：以英伟达芯片为例，功耗逐代提升图：金刚石散热材料的分类700700100011001800-230005001000150020002500H100H200B200B300 Rubin(E)TDP（W）95%单晶/多晶金刚石：导热性能优越，制备难度较大6p 单晶金刚石与多晶金刚石对比：（1）微观结构差异：单晶金刚石碳原子排列规整，晶体内部几乎不存在晶界，是一个完整单一的晶体；多晶金刚石由大小不一、取向各异的小晶体聚集而成，晶粒之间存在晶界，结构相对复杂。（2）热导率差异：单晶金刚石在室温下热导率高达2000 W/(m·K)以上；多晶金刚石热导率因晶界散射有所降低。（3）制备工艺差异：①单晶金刚石：主要采用高温高压法（HPHT）和化学气相沉积法（CVD）。高温高压法模拟天然金刚石在地球深处的生长环境，在高温（约 1300 - 1700℃）和高压（约 5 - 7GPa）条件下，促使碳原子重新排列结晶形成单晶金刚石。化学气相沉积法则是在高温低压环境下，将含有碳元素的气体分解，使碳原子在基底上逐渐沉积生长，最终形成单晶金刚石薄膜。②多晶金刚石：主要包括爆炸法/烧结工艺合成，也可通过化学气相沉积法制备。使用化学气相沉积法时不需要严格控制晶体的单一取向，生长条件相对宽松，更容易实现大面积、快速生长，成本也相对较低。数据来源：碳方程，浙商证券研究所图：单晶金刚石和多晶金刚石对比材料热导率 (W/(m·K))热膨胀系数 (10⁻ ⁶/K)电绝缘性工程难度单晶金刚石2000-22001优高，HPHT法尺寸受限，MPCVD法对生长参数要求严苛多晶金刚石1000-18002-3优较高95%金刚石复合材料：金刚石铜有望率先应用7p 金刚石铜有望凭借制备成本、热膨胀系数匹配度等方面的优势，有望率先规模化应用。（1）VS单晶金刚石、多晶金刚石：①金刚石铜在材料成本方面较纯金刚石材料更低：金刚石在金刚石铜中的体积分数一般在35%-70%之间。②热膨胀系数与常见半导体材料更匹配：纯金刚石的热膨胀系数仅为1.0×10-6/K，远低于一些常见半导体材料（如硅为4.2×10-6/K，砷化镓为5.8×10-6/K）