百亿金刚石赛道提速：5 亿订单落地！产业化元年加速

电子发烧友网报道（文/莫婷婷）由AI带来的算力狂潮将金刚石从幕后推至台前。10月28日至29日，国内芯片级金刚石热沉片招标落地，海光深算4采用单晶金刚石散热方案，首批约50万片、近5亿元，与GPU 1:1配比。这也标志着金刚石散热在芯片近端应用首次实现从0到1的商业化突破。

中国科学院院士徐红星在公开演讲时曾指出，随着技术突破，金刚石有望摆脱传统珠宝属性，凭借极致的散热优势转型为大规模产业化应用的核心材料，有效破解AI技术高功率运算带来的散热瓶颈。

AI芯片功耗逼近2300W，金刚石散热为何成为“终极方案”？

为什么AI芯片热管理需求上涨，金刚石又可以如何提升AI芯片的散热性能？

当前，面向AI训练推理的高性能芯片与第三代宽禁带半导体正处于密集换代周期，单位面积发热量不断突破天花板，散热问题成为影响算力天花板、数据中心全生命周期成本的决定性因素。

具体来看三重压力：一是芯片表面热流密度呈指数级增长，较传统CPU时代的30至40W/cm²，GPU热点区域已攀升至约200W/cm²；二是单颗芯片功耗跨越式增长，例如传统数据中心处理器功耗尚不足300W，但是英伟达H100达到700W量级，Rubin架构更有望跨越1500W门槛；三是Chiplet、2.5D及3D等先进封装技术的大规模部署，使得散热路径拉长、热源分布立体化，传统风冷手段已捉襟见肘。

可以说，散热环节成为高端芯片性能兑现的最终障碍，而金刚石恰好是打通这一堵点的优选方案。金刚石之所以能在半导体领域脱颖而出，源于其无可替代的物理性质。

金刚石具备高硬度、高热导率、高化学稳定性、高光学透过性、极宽的禁带宽度、负的电子亲合性、高绝缘性和良好的生物兼容性等物理化学性能。在热学性能上，金刚石热导率最高可达2200W/m·K，是纯铜的5.5倍、纯铝的9.6倍。

诸多优异的性能使得其可以作为第三代半导体材料利用于半导体领域，特别是在散热领域。方正证券研究显示，采用金刚石散热片的GPU温度可降低10℃以上，算力提升15%～22%，并支持高达50℃的工作环境温度。

此外，金刚石与硅、氮化镓等半导体材料高度匹配，其电绝缘特性不会引发漏电或干扰高频信号，且耐高温超过600℃，稳定性远超传统材料。

从材料结构维度划分，金刚石在半导体散热领域主要呈现三条技术路径：金刚石复合材料（包括金刚石/铜、金刚石/铝、金刚石/碳化硅等）、单晶金刚石以及多晶金刚石。这三类材料在热学性能、制备成本和适用场景上各有侧重。

国金证券指出，金刚石铜兼顾导热性能与量产经济性，是当前最接近规模化落地的方案，可直接用作热沉，广泛应用于高功率芯片、雷达、激光器及光模块等领域；单晶与多晶金刚石散热性能更优，其中多晶金刚石凭借HFCVD（热丝化学气相沉积技术）/MPCVDD（微波等离子体化学气相沉积技术）制备工艺，有望率先实现产业化突破。

英伟达的动作将金刚石推到聚光灯下。在GTC 2026上，英伟达为功耗高达2300W的Vera Rubin架构GPU确立了“金刚石铜复合散热+45℃温水直液冷”的标配方案，以突破传统铜铝材料在极端热流密度下的物理极限，这也标志着AI芯片散热正式进入材料级革新阶段。

从8英寸到12 英寸晶圆级突破，国内企业集体加码产能建设

根据惠丰钻石的数据，2025年国内CVD（化学气相沉积）功能性金刚石正从实验室研发加速迈向规模化商用。作为第三代半导体热管理的“终极解决方案”，其市场规模预计突破120亿元，半导体领域需求同比增长超60%，已成为行业增长的核心驱动力。

在应用端，半导体热管理占比超35%，金刚石热沉片已导入英伟达、华为等头部企业供应链，用于AI服务器、5G基站及新能源汽车功率模块。

在技术端，行业正围绕“更大、更纯、更功能化”加速突破。国产MPCVD设备实现关键进展，2–4英寸多晶热沉片已能量产，热导率稳定在1200W/mK以上，单晶热沉片更达2200W/mK，满足高端芯片散热需求。

2026年2月底，黄河旋风旗下风优创已投产国内首条8英寸金刚石热沉片生产线，采用MPCVD多晶金刚石技术，成为彼时国内可量产的最大尺寸。

就在今年10月，北京大学东莞光电研究院王新强、王琦团队成功制备出全球首片12英寸高热导多晶金刚石薄膜，相关成果发表于《国家科学评论》中。

团队创新集成三大关键技术——大尺寸微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）、高精度激光环切、自动化量产剥离，使金刚石薄膜从厘米级、英寸级样品迈向12英寸晶圆级制造。所得薄膜热导率达1700 W/(m·K)，约为铜的4倍、银的4倍，接近金刚石理论值（约2200 W/(m·K)），在已知材料中处于导热性能的第一梯队。

同赛道里，国内企业都在加速布局。

四方达在散热领域的产品以多晶为主，多晶金刚石在制备大尺寸（4英寸及以上）散热片方面更具优势，能够更好满足未来芯片对大面积均匀散热的需求。四方达的CVD金刚石散热片热导率超过 2000W/m・K，可用于GPU散热。今年10月，公司对外表示CVD金刚石散热片公司CVD金刚石散热片国内外客户均在同步推进验证，并取得小批量测试订单。四方达还规划了年产2.5万片的CVD金刚石散热基地。

因此，具备相关技术积累的企业正在加快产能布局，例如，惠丰钻石正加速推进2英寸单晶散热片的研发，此外公司还在内蒙古包头投资10亿元建设CVD金刚石产业化项目，一期计划部署500台MPCVD设备，已于2026年7月正式投产。

恒盛能源依托控股子公司桦茂科技在2022年切入CVD金刚石赛道。截至2026年上半年，公司投入的200台新一代MPCVD设备已稳定运行。

中兵红箭的功能性金刚石以单晶为主，目前尺寸在2英寸以内，但总体量不大，主要向高校、院所等小批量供货阶段。客户主要集中在头部企业，属于预研、储备阶段，成本过高，只在高附加值场景小规模应用。据了解，中兵红箭在多晶技术路线上也有技术储备，未来将迎来增长机会。

小结：

2026年被视为金刚石散热产业化元年，业内机构预测，今年国内金刚石市场规模预计约88亿元，到2028年这个数字将大大620亿元；全球AI算力金刚石散热市场到2030年预计为480亿—900亿元。

需要指出的是，金刚石行业具备已经的技术壁垒。四方达表示，金刚石散热片对企业的综合能力要求较高，行业壁垒主要集中在MPCVD设备自研能力、晶体生长工艺、大尺寸制备以及规模化量产经验，并非简单扩产即可突破。因此还需要产业链企业持续投入。

百亿金刚石赛道提速：5 亿订单落地！产业化元年加速图2

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