东北证券:金刚石散热材料革命 国内厂商加速突围

发布时间:2026-08-12 14:34

  东北证券发布研报称,金刚石被业内称为“终极半导体材料”,成为解决高端芯片散热瓶颈的关键材料。金刚石铜复合材料产业化落地最快,热导率可达800W/m·K,已实现规模化应用。产业化落地目前仍面临三重量产核心壁垒:成本与良率约束、界面热阻优化难题、量产交付能力不足。本土厂商依托产业基础加速突围,国内企业布局进展各异。

  在先进封装与三维集成技术驱动下,高端芯片总功耗或将逼近2000W,传统铜、铝等散热材料已难以满足散热需求。金刚石热导率高达2000-2200W/m·K,是铜的5倍,且具备优异电绝缘性、极低热膨胀系数和化学稳定性,被业内称为“终极半导体材料”,成为解决高端芯片散热瓶颈的关键材料。

  单晶金刚石散热性能上限最高,但大尺寸量产受阻、价格昂贵,大规模用于工业领域为时尚早;多晶金刚石1-3年有望走向成熟,热导率约1500W/m·K,核心难点在于大尺寸生长均匀性和精密加工良率;金刚石铜复合材料产业化落地最快,热导率可达800W/m·K,已实现规模化应用——2026年4月在郑州超算中心首次规模化采用,芯片模组传热能力提升80%。

  培育钻石赛道迎来转型,AI算力散热打开产业第二增长曲线元,累计跌幅超八成。受美国对华芯片技术限制和算力需求增加影响,原本主打饰品的培育钻石正式转型算力散热核心功能性材料。金刚石散热产业化落地目前仍面临三重量产核心壁垒:成本与良率约束、界面热阻优化难题、量产交付能力不足。

  华为创新性提出“韬定律”,通过三维异质异构集成技术实现芯片性能升级,推动3D堆叠技术应用,对散热提出极致要求。英伟达宣布新一代Vera Rubin架构GPU将采用“金刚石铜复合散热模组+直接液体冷却系统”方案,应对2300W极端热设计功耗;英特尔投资Diamond Foundry布局人造金刚石晶圆;台积电完成单晶金刚石散热材料验证,明确12英寸产品需求。国际巨头Element Six、Orbray等已掌握3英寸晶圆级单晶金刚石生产技术,我国企业面临竞争压力。

  中国人造金刚石产量占全球95%,河南形成全球最大金刚石产业集群。四方达金刚石散热片已通过客户测试进入小批量供货阶段,子公司天璇半导体2025年实现营收6289万元;沃尔德成功研发12英寸钻石散热晶圆,多类产品正推进客户验证;国机精工军工小批量订单率先落地;黄河旋风正通过战略布局热沉片寻求转型突破。

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