金剛石散熱行業：開啟AI芯片散熱新紀元.pdf

AI算力功耗指數增長與芯片堆疊技術演進，使得局部熱流密度突破傳統散熱材料物理極限，金剛石憑借超高熱導率及優異熱匹配性，成為解決AI芯片散熱難題的終極方案。

材料特性與技術路徑

金剛石室溫熱導率達2000～2200W/(m·K)，遠超銅鋁等傳統金屬，且具備低熱膨脹系數、高電絕緣性及低介電常數。產業化路徑主要包括金剛石銅復合材料與單晶/多晶金剛石。金剛石銅平衡了成本與性能，最接近大規模量產；單晶/多晶金剛石性能更優，多晶有望通過CVD技術先行落地。集成方式涵蓋獨立熱沉、鍵合及外延生長，逐步從后道組裝向晶圓級集成演進。

驅動因素與應用潛力

AI芯片局部熱點熱流密度可達1000～2500W/cm2，傳統風冷及液冷方案失效。金剛石能在近結界面實現高效橫向均熱，解決局部積聚問題，并消除熱失配導致的可靠性隱患。其優異電學特性亦有助于提升高壓場景下的信號傳輸質量。

產業化進展

應用端加速驗證，Akash Systems已交付搭載金剛石散熱的英偉達及AMD AI服務器。供應端國內外企業積極擴產，Element Six、Diamond Foundry等國際巨頭推進大尺寸晶圓制備，國內黃河旋風、沃爾德、力量鉆石等企業布局CVD金剛石產能，部分產品已進入客戶驗證或小批量部署階段。盡管面臨良率與成本挑戰，金剛石散熱產業正邁入規模化應用前夜。