金刚石散热行业：开启AI芯片散热新纪元.pdf

AI算力功耗指数增长与芯片堆叠技术演进，使得局部热流密度突破传统散热材料物理极限，金刚石凭借超高热导率及优异热匹配性，成为解决AI芯片散热难题的终极方案。

材料特性与技术路径

金刚石室温热导率达2000～2200W/(m·K)，远超铜铝等传统金属，且具备低热膨胀系数、高电绝缘性及低介电常数。产业化路径主要包括金刚石铜复合材料与单晶/多晶金刚石。金刚石铜平衡了成本与性能，最接近大规模量产；单晶/多晶金刚石性能更优，多晶有望通过CVD技术先行落地。集成方式涵盖独立热沉、键合及外延生长，逐步从后道组装向晶圆级集成演进。

驱动因素与应用潜力

AI芯片局部热点热流密度可达1000～2500W/cm²，传统风冷及液冷方案失效。金刚石能在近结界面实现高效横向均热，解决局部积聚问题，并消除热失配导致的可靠性隐患。其优异电学特性亦有助于提升高压场景下的信号传输质量。

产业化进展

应用端加速验证，Akash Systems已交付搭载金刚石散热的英伟达及AMD AI服务器。供应端国内外企业积极扩产，Element Six、Diamond Foundry等国际巨头推进大尺寸晶圆制备，国内黄河旋风、沃尔德、力量钻石等企业布局CVD金刚石产能，部分产品已进入客户验证或小批量部署阶段。尽管面临良率与成本挑战，金刚石散热产业正迈入规模化应用前夜。