金刚石散热行业深度：开启AI芯片散热新纪元

敬请参阅 1 后一页特别声明 1 投资逻辑： 什么是金刚石散热? 金刚石为理论综合性能最优的散热材料：单晶金刚石室温热导率达 2000～2200W/(m·K)，是铜的 5～6 倍、铝的 9 倍以上，突破了传统金属材料的导热上限。除极高热导率外，金刚石还兼具与主流半导体材料高度匹配的低热膨胀系数、优异的电绝缘性以及低介电常数，这些特性使金刚石成为解决 AI 芯片、GaN 功率器件等高热流密度场景散热难题的"终极材料"。 金刚石铜、单晶/多晶金刚石适配不同应用需求：金刚石铜在在保留大部分导热优势的同时，显著降低了制备成本与加工难度，最接近大规模量产的技术路线，可直接作为热沉使用，在高功率芯片、雷达、激光器、光模块等领域均有广阔应用前景。单晶/多晶金刚石则为更理想的散热材料，其中多晶有望先行落地，主要通过 HFCVD 或 MPCVD 技术制备。 金刚石可通过独立热沉、键合、外延生长等方式和半导体器件进行结合使用：金刚石基材料首先可以直接作为热沉使用替代原有散热材料，将其加工为翅片结构，通过导热界面材料（TIM）将金刚石直接贴合在器件封装的散热外壳表面，工艺最简单、可拆解更换，是基础的通用性方案。单晶/多晶金刚石还可通过键合、外延技术来实现和半导体器件的连接，目前产业针对金刚石/GaN 器件的键合、外延连接方式均已经有较成熟的研究，制造的例如金刚石衬底 GaN 晶圆散热性能大幅提升，未来将金刚石和 AI 芯片进行连接使用有望成为新的产业趋势。 金刚石散热具备成为 AI 芯片散热终极解决方案潜力，产业化进展加速。 AI 算力功耗指数增长，传统散热方案面临物理极限，金刚石散热有望成终极解决方案：目前随着 GPU 芯片功率密度提升、芯片向 2.5D/3D 堆叠演进将逐步跨过传统散热材料的物理极限，局部热点处热流密度可达 1000～2500W/cm²，全面超越传统风冷、铜液冷板乃至两相液冷方案上限，金刚石超高热导率将成终极解决方案。 产业化进展加速，应用端开始验证切入，供应端积极扩产布局：目前我们一方面看到应用端持续加速，2026 年 2 月，Akash Systems 完成全球首批搭载金刚石散热技术的英伟达 H200 GPU 服务器交付，后续进一步推出搭载 AMD Instinct MI350X GPU 的金刚石冷却 AI 服务器，英特尔 CEO 宣布投资了一家人造金刚石晶圆公司，看好钻石作为散热材料在芯片封装领域的应用潜力。同时国内供应端正积极扩产布局，黄河旋风、沃尔德等企业均宣布扩产布局金刚石散热领域，例如沃尔德目前已经实现了最大尺寸 320mm*320mm，兼容直径 50mm-300mm 的主流晶圆尺寸金刚石散热片制造，并已经开始向客户交付进行验证。 投资建议与估值 金刚石散热具备成为 AI 芯片散热终极解决方案潜力，未来潜在成长空间巨大，建议关注积极布局金刚石散热领域的企业。 风险提示 大规模商用进展不及预期风险、下游需求不及预期风险。 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 2 扫码获取更多服务 内容目录 1.什么是金刚石散热？ ........................................................................... 5 1.1 金刚石为理论综合性能最优的散热材料 ..................................................... 5 1.2 金刚石铜、单晶/多晶金刚石适配不同应用需求 .............................................. 5 1.2.1 金刚石铜：实现成本、性能平衡，有望最快实现产业化落地 ................................. 5 1.2.2 单晶、多晶金刚石：最理想的半导体散热材料，多晶有望先行落地 .......................... 10 1.3 金刚石可通过独立热沉、键合、外延生长等方式和半导体器件进行结合使用..................... 13 1.3.1 独立热沉部件：在后道组装中通过粘接、焊接强化散热 .................................... 13 1.3.2 键合：封装阶段与芯片进行键合进行间接连接 ............................................ 15 1.3.3 外延：通过直接外延生长直接连接达到最优散热效率 ...................................... 18 2.金刚石散热具备成为 AI 芯片散热终极解决方案潜力，产业化进展加速 ............................... 20 2.1AI 算力功耗指数增长，传统散热方案面临物理极限，金刚石散热有望成终极解决方案 ............. 20 2.2 产业化进展加速，应用端开始验证切入，供应端积极扩产布局 ................................ 23 3.投资建议 .................................................................................... 30 4.风险提示 .................................................................................... 31 图表目录 图表 1： 金刚石晶体结构和颗粒形貌 .............................................................. 5 图表 2： 金刚石热导率断层领先，为散热“终极材料” ................................................. 5 图表 3： 金刚石复合材料在热管理领域的应用 ...................................................... 6 图表 4： 金刚石铜热导率不及单晶/多晶金刚石，但也高于常见的散热材料.............................. 6 图表 5： 金刚石/铜界面结构的简单示意图 ......................................................... 7 图表 6： 金刚石/铜复合材料改性工艺 ............................................................. 7 图表 7： 金刚石表面金属化 ...................................................................... 7 图表 8： 不同金刚石铜制备方法对比 .............................................................. 8 图表