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资讯 作者：满在朋、李嘉伦
摘要
■ 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
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。
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目录
1.什么是金刚石散热？
1.1金刚石为理论综合性能最优的散热材料
1.2金刚石铜、单晶/多晶金刚石适配不同应用需求
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
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
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
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
1.3.2键合：封装阶段与芯片进行键合进行间接连接
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
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
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
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
3.投资建议
4.风险提示
正文
1.什么是金刚石散热？
1.1金刚石为理论综合性能最优的散热材料
金刚石是自然界综合散热性能最优的材料，在热导率、热膨胀系数与电学特性上对芯片封装需求形成系统性适配。金刚石散热，是将金刚石材料作为热量的传导介质，紧密贴合于芯片产热核心，将热量迅速向外扩散导出。
金刚石是碳元素的同素异形体，由碳原子以sp3杂化共价键形成正四面体网络结构。1913年布拉格父子通过X射线衍射首次解析出这一晶体结构，1954年美国通用电气（GE）则首次通过高温高压法（HPHT）成功实现人工合成，标志着工业量产时代的开端。
金刚石是自然界热导率最高的材料，单晶金刚石室温热导率达2000～2200 W/(m·K)，是铜的5～6倍、铝的9倍以上，其导热机制基于声子传输而非自由电子，从根本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（CTE约1.0～1.2×10??/K）、优异的电绝缘性（电阻率>1012Ω·cm）以及低介电常数（5.7），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"。
1.2金刚石铜、单晶/多晶金刚石适配不同应用需求
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
金刚石/金属复合材料是当前产业化程度最高、最接近大规模量产的技术路线，其核心逻辑是将金刚石的极高热导率与金属的延展性和可加工性相结合，实现性能与工程实用性的平衡。
以金刚石/铜为例，金刚石/铜复合材料是以金刚石颗粒为增强相、铜为连续基体相，通过特定制备工艺将两者复合而成的新型热管理材料。其本质是一种金属基复合材料，通过在铜基体中引入高体积分数的金刚石颗粒，将金刚石的极高热导率与铜的良好延展性、可焊接性和导电性有机结合，形成兼具高导热、低热膨胀与工程可加工性的综合性能材料。
金刚石/铜复合材料是目前综合性能最优、工程化程度最高的金刚石散热材料产品，其核心价值在于同时实现高热导率与低热膨胀系数的精准匹配。与纯金刚石热沉相比，金刚石/铜复合材料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；与传统铜热沉相比，热导率可达600～1000W/(m·K)，是纯铜（约400W/(m·K)）的1.5～2.5倍；通过调控金刚石体积分数，CTE可精准调控至5～7×10??/K，与SiC（4.0×10??/K）、GaN（5.6×10??/K）等主流功率半导体器件高度匹配，可消除传统铜热沉因热失配导致的长期可靠性隐患。华太电子量产级产品热导率已稳定达到800W/(m·K)，较当前数据中心主流散热材料提升幅度达一倍以上。
金刚石/铜复合材料的制备工艺主要分为两部分，一是解决金刚石/铜的界面结合问题，常用的方法是预先将金刚石表面改性或在铜基体添加活性因素，二是通过压力和温度提供烧结动力将金刚石与铜成型为复合材料。
首先，是界面结合问题。由于金刚石表面能比较高，导致大多数金属包括铜在液态时难以湿润展开与金刚石充分接触，因此若不进行表面处理，金刚石颗粒与铜基体之间将形成极高的界面热阻，使复合材料的实际热导率远低于理论预测值。
目前常用的解决方法有：
（1）铜基体合金化：在铜基体中添加亲碳元素（Ti、Cr、Co、B等），充当金刚石与铜之间的"声子桥梁"。这些元素可与金刚石反应形成碳化物中间层，从而增强界面结合强度。
（2）金刚石表面金属化：通过物理/化学方法在金刚石表面沉积一层与铜结合较好的物质（（如W、Ti、Cr及Mo等），这些元素不仅与铜基体具有良好的润湿性，而且可以在热处理过程中与金刚石反应形成稳定的金属碳化物中间层，从而构建高强度的化学结合界面。主要的方法有化学气相沉积、磁控溅射、盐浴镀覆。
第二，是金刚石/铜复合材料的成型工艺，该阶段的核心挑战在于如何在高温高压条件下实现金刚石颗粒与铜基体的致密结合，同时控制界面反应以获得最优的界面热导，常用的成型工艺包括固相烧结法和液相烧结法，其中固相烧结法包括真空热压烧结、高温高压烧结、放电等离子烧结等，液相烧结法包括液态浸渗法。
1）真空热压烧结法：将金刚石与铜粉混合后放入模具，在真空或特定气氛下同时施加压力（通常≤100MPa）与温度使其成型。工艺成熟、设备常见，但铜与金刚石界面结合较差，需精细调控烧结参数并添加Ti、Cr等活性元素优化界面；轴向单向加压使产品尺寸较小、形状单一，制备高热导率产品存在一定难度。
2）高温高压烧结法：采用六面顶压机对粉体施加各向均衡的GPa级压力（通常≥1000MPa）进行成型。超高压力使复合材料致密度大多远超其他工艺，烧结效率极高，但设备昂贵、条件苛刻，经济性较低。
3）放电等离子烧结法：向粉末颗粒通入脉冲电流并施加压力，通过火花放电产生的等离子体活化颗粒表面，实现超快速致密化烧结。所需温度与压力低于热压烧结，升降温迅速，可有效抑制晶粒长大，热导率表现优于传统热压烧结。
4）熔体浸渗法：将铜加热至熔融状态后渗入金刚石预制坯的颗粒间隙，分为无压熔渗（依靠毛细力驱动）与加压熔渗（施加外力促进渗入）两类，后者使用更为广泛。熔渗法目前可实现的最高热导率约为720～722W/(m·K)，是目前工程化产品中热导率最高的制备工艺路线。
此外，在实际应用于封装壳体过程中，金刚石/铜作为一种含颗粒的复合材料，需考虑金刚石颗粒含量对焊接性能的影响。金刚石颗粒含量越高，焊接性能越差，但与此同时，金刚石颗粒含量高，有利于散热和热膨胀系数匹配。因此需要设计梯度式的金刚石/铜材料，在接近焊接的区域金刚石颗粒含量低，在与器件连接的区域金刚石含量高，从而兼顾封装散热壳体的热物理性能与封焊性能的需求。
制造过程中，复合电镀工艺、金刚石粒度、金刚石含量均对最终材料的热导率会产生较大影响。
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
单晶金刚石性能最优，但成本高、大尺寸制备难度大，主要应用于高端极致性能场景。单晶金刚石具有超宽的禁带宽度、低的介电常数、高的击穿电压、高的本征电子和空穴迁移率,以及优越的抗辐射性能,是已知的最优秀的宽禁带高温半导体材料。
要实现单晶金刚石的大尺寸生长较为困难，要实现以单颗衬底生长大尺寸金刚石可以以在籽晶的晶面生长至一定厚度时,将其打磨后在侧面继续生长，利用三维生长法可以使金刚石籽晶面积进一步扩大。或采用马赛克拼接法得到大面积的金刚石，但对籽晶的晶相、厚度一致性要求高，同时对沉积环境要求较高。
多晶金刚石通过CVD工艺灵活控制晶粒尺寸，兼顾性能与成本，具备较强规模化潜力。多晶金刚石由大量随机取向的金刚石晶粒组成，同样通过CVD工艺制备，但通过调整沉积气压、温度、气体流量等参数，促使基底表面大量晶核同时生成并各自生长，从而灵活控制晶粒尺寸和晶界特性。由于晶界的存在会对声子传输产生散射效应，热导率通常在1000～1800W/(m·K)区间，低于单晶金刚石，但可实现更大沉积面积与更低制备成本。
从超纳米晶（UNCD，晶粒<10nm）、纳米晶（NCD，晶粒10～100nm）、微晶金刚石到大颗粒多晶金刚石，随晶粒增大，热导率呈系统性递增规律，其中微晶和大颗粒多晶金刚石凭借兼顾性能与成本的优势，在高功率器件散热领域展现出较强的产业化潜力。
CVD金刚石制造主要采用热丝化学气相沉积（HFCVD）、微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）、直流热直流热阴极化学气相沉积（DC-HC CVD）、直流电弧等离子体喷射化学气相沉积（DC arc jet CVD）。
目前热丝法、MPCVD法是主要的制造路线。
热丝CVD技术目前已经实现了广泛的商业应用，设备简单、能耗低、维护成本少，其成本优势、大面积优势和可允许曲面生长优势，帮助热丝CVD法在工具涂层等工业领域得到了广泛普及。热丝法在生长大面积（例如直径超过12英寸）多晶金刚石膜片方面具有极强的优势，因此在大面积金刚石散热晶圆、低成本热管理应用上具备较大潜力。此外，热丝法生产的厚膜金刚石也大量应用于机械工具领域。
其中MPCVD法具有等离子体密度高、无放电电极污染、控制性好等优点，被认为是制备高质量多晶金刚石的首选方法。但如果要追求制造大尺寸的MPCVD金刚石膜，增加微波输入功率和降低微波频率是必要条件，成膜的尺寸主要受到微波发生器功率的限制。
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
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
热沉是一种用于吸收和散发电子元件产生的热量的装置，通常由高导热性的材料制成，其作用是提供一个热量的传导路径，将电子元件产生的热量快速传递出去，以降低元件的温度，保证其正常工作。
金刚石铜作为复合材料可以直接作为热沉使用，将其加工为翅片结构，通过导热硅脂、导热凝胶、相变材料等导热界面材料（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。
要进一步提升金刚石铜的散热效率，可在金刚石基材料表面进行微通道加工，提高金刚石和冷却液之间的导热效率，但由于由于金刚石基材料的超硬特性，在其表面加工出具有高深宽比、高垂直度、高重复度的阵列微通道面临着严峻的挑战。激光加工、等离子体刻蚀为代表的加工方法是金刚石基材料表面微通道制备的主要方法：
激光加工：激光加工具有非接触、无机械应力、无工具磨损、无加工材料类型限制等特点，是金刚石基材料表面微通道加工的理想方法
等离子体刻蚀：等离子体刻蚀也是金刚石材料表面微结构加工的重要方法，在等离子体的轰击下，金刚石材料表面原子通过化学反应挥发，从而完成微结构的加工。
同时目前也有直接通过激光定向能量沉积（LDED）技术，以金属增材制造的方法直接打印出铜基金刚石复合材料微通道热沉的研究，为金刚石增强金属基复合材料微通道散热器件制备提供了新的思路。
1.3.2键合：封装阶段与芯片进行键合进行间接连接
要实现金刚石和半导体器件有更好的散热效果，通常需要将金刚石和半导体界面进行直接或间接（通过中间层）进行连接。
以目前研究更成熟的GaN器件金刚石散热作为参考，一般是将金刚石替换传统GaN器件的SiC或Si衬底，或者是替换传统GaN器件的SiN钝化层，进而将高导热材料集成到GaN器件热源区附近，通过金刚石材料的高导热特性提升GaN器件内部传热能力，解决热源区热量不断积累问题。
例如2019年，日本富士通公司报道了一种金刚石-GaN-金刚石的双层金刚石散热结构结合了金刚石钝化散热技术与金刚石衬底，散热技术，经测试，该结构具有优异的散热性能，热点温度较无金刚石的结构下降了77%。
键合工艺作为一种间接连接方式，通常先采用外延生长工艺在衬底上沉积金刚石，再去除衬底，将金刚石与半导体器件进行键合，避免了让半导体器件接触外延生长的高温，同时降低了热膨胀失配导致的高密度位错，同时也不会让沉积金刚石的氢等离子体环境影响了半导体器件本征性能。
以金刚石/GaN键合作为参考，目前的金刚石/GaN键合技术的技术路线通常是将GaN外延层的原始衬底通过机械研磨、化学蚀刻等方法去除，然后在GaN暴露的底面通过磁控溅射、金属有机化学气相沉积（MOCVD）等方法沉积中间层，之后与金刚石结合。技术存在的难点是对金刚石的表面粗糙度、弯曲度要求极高，还存在键合强度低，键合层热阻高等问题。
首先通过粘片工艺将GaN固定到载片上，之后去除原始衬底，在待键合面沉积键合层或使用离子束活化待键合表面，最后将键合表面贴合并加压完成键合。由于需要保持待键合表面活性，避免氧化或污染，沉积键合层或离子束活化表面步骤与键合步骤需要在高真空度环境中进行，对设备条件要求很高。
如何减少键合层厚度、提高金刚石表面粗糙度控制对最终的热导率、键合成功率均会产生较大影响。
2023年首次报道了基于亲水键合实现的金刚石与GaN集成，其原理是通过化学溶液处理在金刚石和GaN键合面生成OH端，通过在一定压力和温度下的OH端之间反应实现金刚石与GaN的集成。
后续考虑金刚石会向GPU晶圆等领域推广应用，可能产业化方案以原子扩散键合技术为主流，使用Au、Mo、Ag、Cu等金属材料作为键合层，利用金属原子在温度和压力下的扩散实现键合，已经应用于金刚石与Si、GaN的键合。
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
另一种更理想的技术路线就是直接在器件表面进行金刚石的生长，或基于金刚石衬底实现外延片生长。例如可将GaN外延片的Si或SiC衬底去除，在GaN背面采用微波等离子体技术进行金刚石衬底的生长，实现金刚石衬底GaN外延片的自支撑制备，最后再基于金刚石衬底GaN外延片开展GaN功率器件制备。
还可以采用金刚石衬底外延技术，在GaN表面使用PECVD沉积一层SiNx保护层，而后使用纳米金刚石颗粒和光刻工艺相结合的方法，经过纳米金刚石加光刻胶旋涂、UV曝光、显影、干燥和刻蚀过程，在SiNx保护层上选择性地沉积多晶金刚石层，刻蚀掉未被金刚石覆盖的SiNx保护层部分，暴露出GaN层，之后在暴露的GaN和金刚石上层使用优化的MOCVD工艺横向外延过生长GaN层。
通过在单晶/多晶金刚石衬底上外延GaN，可以实现温度大幅下降。
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
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
AI算力的持续扩张正从两个维度同时突破传统散热方案的物理极限：整体功耗的急剧攀升使系统级散热压力倍增，局部热流密度的剧烈集中则要求从芯片内部实现精准均热，两者共同推动散热技术路线从"宏观风液冷"向"微尺度高导热材料集成"的根本性转变。
AI芯片功耗的指数级增长已超越传统散热方案的物理极限，散热正在成为定义算力天花板的核心变量。英伟达GPU单芯片功耗从2020年A100的400W跨越至2024年Blackwell的1000W，风冷时代由此终结，液冷成为标配；2026年Rubin/VeraRubin架构功耗进一步提升至1200W以上；2028年规划中的Feynman架构单芯片功耗预计突破2000W，已超越传统液冷的极限区间。
这一趋势的深层根源在于登纳德缩放定律的失效。摩尔定律驱动的晶体管密度持续提升，但传统意义上"晶体管缩小、功耗密度不变"的登纳德缩放定律在2000年代中期便已失效，晶体管数量的持续增加与功耗密度无法同步降低的矛盾，使芯片总功耗随算力提升而急剧攀升，且这一趋势在可预见的未来内不存在逆转的可能。
与此同时，AI芯片封装向CoWoS、SoIC等2.5D/3D堆叠方向演进，进一步加剧了系统级散热压力。每增加一层堆叠，热路径随之延长，热阻随之叠加。先进封装中广泛采用的Low-k介电材料热导率通常为0.2～0.4W/(m·K)，是当前芯片内部散热的最主要瓶颈；TIM1（4～80W/(m·K)）、铜封装盖（约400W/(m·K)）、TIM2（约2～7W/(m·K)）等各层界面热阻依次叠加，在3D堆叠结构中累积效应随堆叠高度呈指数级增长，材料体系的根本性升级势在必行。
真正决定散热难度的并非总功耗，而是局部热流密度——AI芯片热点处的热流密度已从核反应堆能级跨越至太阳表面能级，传统散热方案在芯片近结界面已彻底失效。随着多芯粒与3D堆叠设计发展，未来AI芯片局部热点热流密度可能达到或超过1000W/cm2，对传统风冷和常规冷板形成严峻挑战。这种量级的跃迁意味着散热瓶颈已从传统的系统级换热彻底转移至芯片近结界面，仅靠封装外围的散热优化已远远不够，必须在芯片内部实现精准均热。
金刚石散热在热导率、热膨胀系数、电学特性等方面均有很强的适配性
1）极高的热导率
金刚石热导率在所有已知材料中处于绝对领先地位，是解决AI芯片局部热流密度过高问题的可行材料选择。单晶金刚石室温热导率达2000～2200W/(m·K)，是铜的5～6倍、SiC的4～6倍。金刚石的高热导率使热量能够以更快的速率从芯片突然至液冷界面，显着降低芯片的工作温度。采用薄硅+单晶金刚石（ThinSi+SCD）方案后，在780W功率下芯片最高温度仅为69℃、平均温度63℃，而传统硅方案在3200W功率下最高温度已达到100℃、平均温度87。
在AI芯片局部热点热流密度已达1000～2500W/cm2的场景下，传统铜基散热材料的热导率已无法在芯片近结界面实现足够快速的横向热扩散，导致热量在局部热点处急剧积聚；而金刚石的极高热导率可在芯片近结界面实现高效的横向均热，将局部热点温度显著拉平后再传导至外部冷却系统，从根本上解决传统材料无法应对的近结界面散热瓶颈。
2）低热膨胀系数与优异的热膨胀匹配性
金刚石的低CTE与AI芯片主流半导体材料高度匹配，在AI芯片频繁经历开关机热循环的使用场景下，从根本上消除了传统铜热沉因热失配导致的长期可靠性隐患。金刚石CTE约为1.0～1.2×10??/K，与硅、GaN、SiC的差异远优于传统铜热沉（CTE≈17.6×10??/K）与硅芯片之间高达13.5×10??/K的失配差异。在AI数据中心场景下，GPU服务器每日经历多次开关机热循环，封装层间的CTE失配会在焊点、铜柱与介电层中持续积累热疲劳损伤，最终导致分层失效；金刚石的低CTE可将封装层间的热应力降低至传统铜热沉方案的数分之一，显著延长AI芯片在高强度使用场景下的服役寿命。通过调控金刚石/铜复合材料中金刚石的体积分数，还可将CTE进一步精准调控至5～7×10??/K，实现对不同AI芯片封装需求的定制化匹配。
3）优异电学特性：兼容AI芯片高压应用需求
金刚石在电绝缘性、禁带宽度与击穿场强等电学方面均在已知材料的极限水平上，设置在AI芯片高压场景中具备传统传统材料无法实现的独特优势。
金刚石禁带宽度达到5.47eV，远高于SiC（3.26eV）、GaN（3.4eV）与硅（1.12eV），是目前禁带宽度最宽的超宽禁带半导体材料之一，赋予其在极端温度与辐射环境下的本征稳定性。击场强约10MV/cm，是SiC（3MV/cm）的3倍以上、硅（0.3MV/cm）的30倍以上，意味着在相同的器件尺寸下可承受更高的工作电压，为AI芯片向更高的功率密度演进提供了材料层面的根本支撑。电阻率可达1013～101?，介电常数5.7，远低于硅（11.7）和GaN（8.9），可直接与芯片接触而损耗额外的电气隔离层，消除在隔离层附加热阻的同时，低介电常数亦有效降低高频信号传输的寄生电容与介电隔离层，信号不造成不良影响。
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
Element Six（De Beers集团旗下）是全球合成金刚石材料龙头，也是第一家建立CVD平台实现大面积均匀多晶金刚石生长（直径可达150毫米）的企业，并率先开发和生产电子级单晶金刚石产品。2025年1月，Element Six发布铜-金刚石复合材料，热导率约800W/(m·K)，主要面向AI、HPC和GaN RF器件等高端应用，已斩获较多订单；其在俄勒冈州格雷舍姆开设的CVD工厂已实现高品质单晶合成金刚石的可持续规模化生产。
Coherent Corp于2026年3月发布Thermadite 800液冷板，作为Diamond-SiC复合材料的商用巅峰形态，热导率达800W/(m·K)，将液冷材料从金属时代推向复合陶瓷时代，成为高功率AI芯片液冷散热的标杆产品；其CVD金刚石基板直径已达145mm。
Diamond Foundry专注于实验室培育金刚石技术与晶圆级金刚石键合，于2023年制造出世界首块4英寸单晶金刚石晶圆，开发芯片级金刚石直接键合技术，使得AI芯片最高可实现10倍速度提升，以及AI数据中心单位机架空间最高承载5倍功率。
2024年6月，Element Six与日本Orbray建立战略合作，共同推动晶圆级单晶合成金刚石制造；2025年3月，Orbray已实现2厘米见方金刚石衬底的突破，计划2026年内实现大尺寸(111)金刚石衬底的商业化，并向4英寸衬底晶圆目标持续推进，大幅降低单个GPU使用金刚石材料的成本。
SP3 Diamond推出了金刚石上硅（silicon on diamond，SOD）技术，将衬底直接用于硅 /锗硅工艺，或外延生长氮化镓外延层制备化合物半导体器件，目前已经实现了100mm直径量产，未来有望进一步放大至300mm规格，其科研人员已在该类衬底上成功外延沉积氮化镓薄膜，并制备出有源功能器件，验证了这项技术的可行性，同时证明其在大尺寸晶圆上有实现可观量产良率的潜力。
Akash Systems是商业化先行者。2026年2月，Akash Systems完成全球首批搭载Diamond Cooling技术的英伟达H200 GPU服务器交付，客户为印度主权云服务商NxtGen AI，该技术使GPU热点温度降低55～60℃，GPU全程满频运行，性能提升15%。
同年3月，Akash Systems进一步推出搭载AMD Instinct MI350X GPU的金刚石冷却AI服务器，获得3亿美元订单，由MiTAC Computing制造，标志着金刚石散热技术首次同时覆盖英伟达与AMD两大主流AI算力平台。
住友电工于2025年5月与大阪公立大学合作，在2英寸多晶金刚石衬底上成功制造GaN-HEMT，大幅提升高频功率器件散热性能，同时持续推进Cu-Diamond复合材料与GaN on Diamond技术。
斯坦福大学Srabanti Chowdhury教授团队实现了在400℃条件下直接在半导体器件上生长大晶粒多晶金刚石的突破性工艺，通过在生长气氛中引入更高浓度的氧气原位蚀刻非金刚石碳沉积物，在CMOS可承受温度范围内制备出高导热金刚石涂层。研究中还发现，金刚石与氮化硅界面处的互混会自然形成碳化硅，充当声子桥梁，使实测热边界热阻远低于预期值。该涂层厚度仅几微米，可直接包裹芯片及3D结构器件侧面，兼容现有产线，已与台积电、应用材料、三星等建立合作，为金刚石散热向标准化产线迁移奠定基础。
国内金刚石散热产业化在2025～2026年间明显提速，材料端产能扩张率先突破，设备端国产化初步解决装备依赖，应用端验证同步推进。
黄河旋风于2026年2月建成国内首条8英寸金刚石热沉片生产线，热导率达2000～2200 W/(m·K)，一期投资3.6亿元，年产能2万片。
化合积电于2025年攻克高质量大尺寸多晶金刚石制备技术，10月呼和浩特量产基地投产，并联合北京大学在GaN on Diamond(111)直接异质外延取得重大突破，室温电子迁移率达1640 cm2/(V·s)，较此前最高报道值提升超两倍。
力量钻石于2025年1月正式建成投产半导体高功率散热片项目，该项目与台湾捷斯奥企业强强联合，用于研发制造大尺寸半导体高功率金刚石散热片，2026年公司披露的二期金刚石功能材料采购计划为300台MPCVD设备、100台激光切割机及20台制氢和纯化设备。
此外，四方达于2025年12月宣布具备制备大英寸金刚石衬底与薄膜的能力，在衬底尺寸方面处于国内领先地位。中兵红箭旗下中南钻石具备HPHT和CVD双技术路线，正加大多晶金刚石热沉领域研发投入；桦茂科技采用MPCVD法生长金刚石，可低成本产出单晶热沉片和多晶热沉片，2025年12月二期产线陆续投产，已展开送样测试，金刚石散热片目前仍处测试验证阶段。
惠丰钻石拟在包头设立全资子公司，计划总投资10亿元建设CVD金刚石项目，重点布局金刚石散热场景应用，一期投资约5亿元，拟安装500台MPCVD设备，预计4至5年内完成投产。多家企业亦在积极布局，国内材料端供给体系正逐步完善。
国机精工具备从六面顶压机到MPCVD设备的全链能力，2025年金刚石散热散热和光学窗口收入超千万，主要供应国防工业领域。2025年1月，作为主要起草单位之一，参与编制国内首个团体标准《热沉用金刚石片》。目前，公司民用金刚石散热产品已向国内客户送样测试。
沃尔德是国内少数掌握CVD法三大工艺（MPCVD、热丝、直流电弧）的企业，2026年3月，公司披露拟募集不超过3亿元，其中约1.67亿元拟用于金刚石功能材料产业化及研发中心项目。
在应用端，中科院宁波材料所联合宁波赛墨科技（中科院+华为战略投资）研发的金刚石/铜散热模组，已应用于曙光数创C8000 V3.0兆瓦级相变浸没液冷整机柜方案，使芯片模组传热能力提升80%，同步供货华为、寒武纪等国产AI厂商。
中京烽火自主研发的金刚石铜复合材料热管理解决方案，已成功在国家电网旗下智芯微电子的AI服务器中实现批量部署，标志着国产尖端散热技术在国内首次实现了对高功率GPU 热管理的规模化应用。
3.投资建议
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。
风险提示
大规模商用进展不及预期风险：当前金刚石晶圆与GPU直接固晶键合、大尺寸CVD单晶制备工艺仍处于客户送样与小批量验证阶段，若良率提升、产能爬坡、客户验证进度慢于市场预期，将延缓金刚石在高端AI服务器的渗透节奏。
下游需求不及预期风险：需求端高度依赖AI资本开支与高功耗GPU迭代节奏，若全球算力建设投入放缓、高端GPU出货不及预期，将直接削弱金刚石散热增量需求。
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《金刚石散热行业深度：开启AI芯片散热新纪元》
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报告信息
证券研究报告：
《金刚石散热行业深度：开启AI芯片散热新纪元》
报告日期：2026年8月13日
作者：
满在朋 SAC执业编号：S1130522030002
李嘉伦 SAC执业编号：S1130522060003
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