【东吴证券】计算机行业深度报告：金刚石散热：新一代AI散热方案-260611（13页）.pdf

1、计算机行业深度报告金刚石散热：新一代AI散热方案AI芯片功耗提高，金刚石散热成为未来重要解决方案。随着2.5D/3D异构集成技术（如CoWoS、SOIC）的普及，芯片内部的热流密度呈指数级上升。金刚石凭借其无可比拟的物理特性脱颖而出，热导率：是铜的5倍以上，是硅的近15倍。金刚石的CTE约为1.1ppm/K，与硅（2.6ppm/K）较为接近，能够有效降低热循环中的热应力。金刚石散热的技术路径包括四种：金刚石热沉片、金刚石/金属复合材料、CVD金刚石涂层、金刚石材料与微通道液冷集成散热。其中前两个方案落地较快。行业早期但商业化进展加快。金刚石散热较为早期，各家公司都处于早期技术研发、测试阶段，收

2、入体量较小。但随着金刚石散热在AI芯片中的战略地位确立，全球产业链正加速布局。美国企业在直接键合和系统级应用上占据先发优势，而中国大陆企业则依托在超硬材料领域的深厚积累，迅速向半导体级金刚石转型。市场规模超50亿美元。根据普华有策数据，全球服务器液冷总体市场空间将从2026年的125.7亿美元增长至2030年的535.1亿美元。假设2030年金刚石散热价值量占液冷市场的10%，则市场规模有54亿美元。国内多家公司布局金刚石散热。四方达：金刚石散热片已通过海外客户测试，并进入小批量供货阶段。同时，公司正加快推进沙雅年产2.5万片CVD金刚石散热基地建设。国机精工：民用领域的产品已送样客户，若进展

3、顺利有望在年内有小批量订单落地。力量钻石：多家国内知名半导体企业、科技企业积极与公司对接金刚石散热产品。公司陆续推进送样、研发、测试等合作。黄河旋风：拟3年内配置300台MPCVD设备，实现年产15万片大尺寸金刚石热沉片，目标将半导体散热业务打造为第一大主业。沃尔德：设立了金刚石半导体应用项目部，成功研发出高平整度的12英寸钻石散热晶圆，已形成系列化钻石散热晶圆产品。投资建议：随着AI芯片不断升级，功率密度越来越高，散热问题亟需解决。金刚石凭借其优异的物理性能，是新一代散热方案的重要选择。当前全球多家厂商已经开始布局金刚石散热，国内多家上市公司表示已经开始给下游AI客户送样、测试或者小批量交付

4、。虽然当前金刚石散热仍有一些技术和成本问题需要解决，但产业进展明显加快，有望加速迎来放量。相关标的：四方达、国机精工、力量钻石、黄河旋风、沃尔德、九州一轨、中兵红箭等。风险提示：技术发展不及预期；金刚石散热方案经济性不够；工艺改良进展不及预期。相关研究1.金刚石散热是AI散热前沿方向AI芯片功耗提高，金刚石散热成为未来重要解决方案。随着2.5D/3D异构集成技术（如CoWoS、SOIC）的普及，芯片内部的热流密度呈指数级上升。局部热点不仅会导致漏电流增加，更会引发电迁移和热应力，严重影响芯片寿命和算力释放。在众多导热材料中，金刚石凭借其优异的物理特性脱颖而出：极高的热导率：室温下，CVD单晶金

5、刚石的热导率可达2200mathrmW/(mathrmmcdotK)，是铜（401mathrmW/(mathrmmcdotmathrmK)）的5倍以上，是硅（149mathrmW/(mcdotK)）的近15倍。优异的绝缘性：金刚石具有极高的电阻率和击穿电压，使其能够直接贴装在裸片表面，而无需额外的绝缘层。低热膨胀系数（CTE）：金刚石的CTE约为1.1mathrmppm/mathrmK，与硅（2.6:mathrmppm/mathrmK）较为接近，能够有效降低热循环中的热应力。(divcenter)图1：NVIDIAGPU功耗演进趋势与散热材料热导率对比(/divcenter)金刚石散热的技术路

6、径包括四种：CVD金刚石热沉片、金刚石/金属复合材料、CVD金刚石涂层、金刚石材料与微通道液冷集成散热。金刚石热沉片。通过化学气相沉积（CVD）法，在特定衬底上生长出一层多晶或单晶的金刚石薄膜，将其加工成薄片，并作为均热板（HeatSpreader）直接集成在发热元件上，其核心作用是将芯片表面的局部高温热点迅速扩散到更大面积上，再传递给次级散热器，从而极大降低热流密度。金刚石/金属复合材料。将高导热的人造金刚石颗粒与金属基体通过特定的工艺复合，形成一种全新的固体材料，热量通过金刚石颗粒进行高效传导，金属基体则负责将热量在不同金刚石颗粒间传递，并提供了良好的可加工性和焊接性。(divcenter