今天早上花旗有份报告，分析了昨晚1.6T光模块加单的事，总结下来就是需求旺盛，但零部件很缺，未必供的上。
可惜光模块的行情并未能持续，后面表现比较一般，到了下午钻石散热突然爆发，这篇文章我们结合开源证券的一个分析，来看下什么是钻石散热，以及产业链的公司。
算力和散热的爆发
在 AI 与 HPC 时代，散热革命已成为行业最大挑战。电流通过导体产生的焦耳热，会让芯片运行时不可避免积聚大量热量，若无法及时散发，芯片温度将急剧上升，进而影响性能与可靠性；而随着半导体产业遵循摩尔定律向 2 纳米、1 纳米乃至埃米级（1 埃 = 十亿分之一米）制程迈进，芯片尺寸缩小、功率增大，导致单位面积传递热量的热流密度大幅提升，同时云计算、加密计算和人工智能等需求增长，又推动芯片热设计功耗（TDP）持续上升，2023 年已出现接近 1000W 的高功率芯片，未来热流密度甚至可能达到 1000W/cm²，散热难题正不断对摩尔定律构成挑战。
目前大厂规划的液冷技术，还都是基于硅的芯片，只是把冷板从芯片外面，变成了跟芯片封装到一起，然后再加一些微通道。本质上导热界面材料的散热路径是一样的：
钻石：下一代半导体材料
半导体材料的发展历程，是一条从 “沙子” 到 “钻石” 的演进之路。自 20 世纪 50 年代起，半导体行业历经多轮技术迭代，材料体系从第一代（1950s - 至今）以硅（Si）、锗（Ge）为主（1959 年硅晶片问世后广泛用于集成电路，却因低带隙限制高频高功率应用），逐步过渡到第二代（20 世纪末）的砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）（虽凭高电子迁移率、更宽带隙适配高频高速场景，却受高成本与毒性制约），再到第三代（21 世纪初至今）以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为核心的宽禁带材料（凭借宽禁带、高热导率等优势成为研究热点）；而金刚石虽在部分分类中归为第三代，却因 5.5 eV 超宽禁带及更卓越的电、热性能，被单独视作 “第四代半导体”“超宽禁带半导体” 乃至 “终极半导体材料”。
金刚石与其他半导体 / 金属材料关键性能对比表：
在半导体材料的性能竞赛中，单晶金刚石（SCD）与多晶金刚石（PCD）相较于第三代半导体，展现出代际级的优势。其中，金刚石衬底堪称氮化镓（GaN）功率器件的散热救星，它能彻底解决 GaN 器件的散热瓶颈，这意味着在相同尺寸限制下，工程师可开发出功率密度远超传统设计的 GaN 基功率器件，让器件的性能上限与长期稳定性得到质的飞跃。
具体到与主流半导体材料的对比，金刚石芯片的优势更具颠覆性。对比硅（Si）芯片，采用金刚石技术的转换器重量可直接降低 80%，体积也随之大幅缩减，更适配轻量化设备需求；对比碳化硅（SiC）芯片，金刚石芯片的综合性价比优势更突出：成本可压低 30%，所需材料面积仅为 SiC 的 1/50，能量损耗减少约 66%，芯片体积更是能缩小至 SiC 的 1/4，从源头实现能耗的大幅下降。
不仅如此，在对系统体积、重量敏感的场景（如航空航天、便携设备）中，金刚石器件还能通过提升开关频率，带动无源元件体积减少 75%，同时搭配尺寸更小的散热器，让整个设备的集成度与空间利用率再上一个台阶。
在芯片散热解决方案中，金刚石凭借独特的材料特性，演化出三种核心应用形态来破解散热难题：一是直接作为承载芯片的金刚石衬底，二是充当高效导热的热沉片，三是通过在内部构建微通道结构，形成主动式散热通路。
如今，芯片集成度向着更高密度突破，封装空间却朝着更紧凑压缩，这种矛盾让金刚石基板成为关键突破口。它不仅靠顶尖的导热性能快速疏导热量，还能以高硬度、高强度的物理特性，在狭小空间里为芯片提供稳固支撑与防护；更重要的是，其极低的热膨胀系数能抵消温度波动带来的应力，确保高密度组装场景下，芯片间的连接始终保持稳定，从根本上避免热胀冷缩导致的可靠性问题。
与传统碳化硅（SiC）衬底相比，金刚石基板的散热能力实现了代际跨越。数据显示，它能将器件热阻压低至 4.1 K・mm/W 的水平，即便在 2W 的功率负载下，也能让芯片温度直接下降 10℃，为高功率芯片打造了恒温运行的基础。行业案例也印证了这一点 ——Akash Systems 推出的 GaN-on-diamond（金刚石基氮化镓）射频功率放大器，对比传统 GaN-on-SiC（碳化硅基氮化镓）方案，晶体管工作温度直接降低了 30℃以上，大幅延长了器件寿命并提升了性能上限。
在芯片性能突破的赛道上，散热瓶颈正成为制约 CPU、GPU 释放算力的关键，而钻石散热技术则为这一难题提供了颠覆性解法。它不仅能让 GPU 计算能力直接提升 3 倍，还能将核心温度压低 60%，彻底重构芯片的散热 - 性能平衡。
钻石散热的核心优势，源于钻石基板远超传统材料的超高热导性。它能像热量高速公路一样，快速疏导芯片运行中产生的巨量热量。以 DF 公司的技术为例，其钻石晶圆可在芯片内部构建超高速热传导通道，让热量从活跃硅层迅速传递到铜层，这种高效散热能力直接推动人工智能、云计算领域的芯片运行速度提升 3 倍，打破了高功率必积热的行业困境。
行业实践更印证了钻石散热的落地价值。Akash Systems 推出的钻石冷却 GPU技术，不仅能将 GPU 热点温度降低 10-20 摄氏度，还能带来一系列连锁优势：风扇转速可减少 50%，降低设备噪音与机械损耗；GPU 超频能力提升 25%，进一步挖掘硬件性能潜力；服务器寿命延长一倍，减少设备更换成本。对数据中心而言，这项技术的长期价值更为显著 ，预计可节省数百万美元的冷却成本，同时实现核心温度降低 60%、整体能耗减少 40% 的双重效益，为高负载算力场景提供了 降本增效的新路径。
据 Diamond Foundry 官网的报道，英伟达率先在未发布的高端 GPU 进行采用金刚石散热方案的测试实 验，其性能是基于标准制造材料的普通芯片的三倍。
当然，除了半导体领域，钻石散热在汽车、太空卫星、无人机、量子计算、核处理领域都有着不错的前景，就不展开讲了。
产业进展
金刚石芯片的产业化进程，长期被技术突破难、成本控制高两大核心难题所掣肘，这两大难题又具体拆解为三个关键卡点，让其从实验室走向量产之路充满挑战。
第一个卡点是材料等级的严苛门槛。并非所有金刚石都能满足芯片制造需求，它按位错密度、含氮量等参数被划分为量子级、电子级、光学级、热学级、力学级多个等级，而芯片用金刚石必须达到电子级以上的超高纯度标准。这一要求不仅大幅缩小了可用材料的范围，更对提纯工艺的精度和稳定性提出了极高要求，成为产业化的首道难关。
第二个卡点是掺杂技术的突破瓶颈。纯净的金刚石本质是绝缘体，要实现半导体特性必须进行掺杂处理。目前，以硼（B）为掺杂元素的 p 型掺杂技术已相对成熟，但 n 型掺杂却始终是行业难以跨越的鸿沟。由于适配的施主元素尚未找到，且现有 n 型掺杂元素在金刚石中的电离能极高，导致掺杂效果不佳，直接阻碍了金刚石芯片功能的完整实现和性能提升。
第三个卡点是居高不下的成本压力。人造金刚石的价格目前仍处于高位，与现有半导体材料形成巨大成本差。虽然碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）的价格高于硅材料，但可通过提升器件效率弥补成本差距；而金刚石芯片的材料成本几乎是硅的 10000 倍，这种悬殊的成本劣势，让其在追求性价比的产业应用中缺乏竞争力，成为规模化推广的最大障碍。
从美国的战略资助到中国的技术深耕，再到全球前沿的跨界创新，金刚石正从实验室走向产业舞台中央。
在美国《芯片与科学法案》的宏大布局中，初创公司 Akash Systems 的脱颖而出堪称标志性事件。2024 年 11 月，这家公司与美国商务部签署初步条款备忘录，斩获 1820 万美元直接资助与 5000 万美元联邦及州税收抵免。要知道，CHIPS 法案的资源多向巨头倾斜，初创企业鲜少能跻身资助名单，而 Akash 的入选，无疑是美国官方对钻石散热技术战略价值的盖章认证。
其核心技术的硬实力，正是获得认可的底气。Akash 的钻石冷却方案能将 GPU 热点温度直接压低 20 摄氏度，让芯片超频潜力提升 25%，能耗降低 40%，完美切中了 AI 数据中心等高负荷场景的散热痛点。目前，该公司正计划量产人造钻石晶圆，并探索铜 - 钻石复合材料等前沿方向，目标直指 AI 与 HPC 市场的散热刚需。值得玩味的是，尽管美国大力扶持其应用研发，但 Akash 所需的人造金刚石原料，仍高度依赖全球份额超 95% 的中国供应链，这种中国供材料、美国做应用的格局，也成为当前产业发展的独特注脚。
2024 年 12 月公布的专利中，华为设计了一种 “带凹槽的钝化层” 结构：通过在钝化层表面刻蚀凹槽，既增加了金刚石散热层与基底的接触面积、强化了结合力，又缩短了热量扩散距离，大幅提升散热效率。而早在 2023 年 10 月，华为与哈尔滨工业大学联合研发的 “硅 - 金刚石混合键合方法”，更实现了两种材料的高效集成 —— 通过特制键合剂与 TSV 硅通孔技术，将金刚石的高热导性与硅基芯片的功能性结合，从系统层面解决了三维集成芯片的散热难题。这些专利布局，精准瞄准了高性能计算、5G 通信、人工智能等核心赛道，不仅彰显了华为对技术潜力的认可，更预示着中国在金刚石应用的工程化、产业化领域正加速追赶。
产业规模及相关公司
本来参考的资料都已经放入星球，星球中有会员私信问到：如果后面微通道散热技术成熟了，是不是就不需要钻石散热了？
其实不然，液冷的适用场景是有条件的，需要有CDU，需要有给冷夜降温的设备，像端侧设备就不具备这个条件，之前苹果发布的Vision Pro中，就放了一个很大的风扇用了给芯片散热，所以微通道散热并不是芯片散热的“终极”方案。
