金刚石散热开辟芯片热管理新赛道 海外企业率先商业化落地 国内企业快速跟进

前言：

AI算力芯片功耗持续飙升，传统铜铝散热、常规液冷方案瓶颈凸显，高导热金刚石材料成为高端芯片热管理核心新路径。金刚石及金刚石铜复合材料导热性能远超传统散热材料，适配千瓦级算力芯片散热需求，获英伟达等头部企业长期技术背书，行业市场空间广阔。当前，海外企业率先实现商业化落地，国内依托完备产业基础快速跟进布局。其中金刚石铜复合材料产业化进度最快，但受技术、成本等制约，大规模商业化尚需时日。我国垄断全球人造金刚石供给，产业链自主可控优势突出，为行业规模化发展奠定坚实基础。

一、AI芯片热管理挑战升级，金刚石成新型散热材料选项

根据观研报告网发布的《中国金刚石散热行业发展趋势研究与投资前景分析报告（2026-2033年）》显示，金刚石俗称“金刚钻”，是由纯碳元素组成的矿物，化学式为C，是石墨的同素异形体，也是钻石的原身。作为自然界最坚硬的物质，金刚石一直被誉为“工业牙齿”，过去的工业用途主要集中在切割、耐磨等领域。不过近两年，随着AI带动的算力基础设施发展，金刚石的散热应用爆发，从论吨卖的工业磨料，变成论“片”卖的“芯片散热贴”。

一方面，全球 AI 算力建设进入高速扩张周期，传统被动散热方案性能瓶颈凸显。大模型训练、云端推理业务规模持续扩容，带动高端 GPU 芯片功耗与表面热流密度指数级攀升，铜铝基板、常规单相液冷等传统散热方案已难以匹配超高功率算力硬件的散热需求。当前英伟达 Blackwell 架构 B200 芯片热设计功耗已达 1200W，单卡功耗突破 1000W；业内预期下一代 Rubin 架构单芯片功耗或将冲高至 2000W 以上，常规风冷完全无法满足散热承载要求。而芯片热管理水平直接决定AI服务器整机运行稳定性、硬件服役周期与整机能源利用效率，散热性能已成为限制高端算力充分释放的核心因素。

数据来源：公开数据，观研天下整理

资料来源：公开资料，观研天下整理

数据来源：DT新材料，观研天下整理

另一方面，金刚石具有优异的导热性能，其导热能力是铜的5倍，硅的10倍，拥有不可替代的性能优势。以金刚石为基体开发的金刚石铜复合材料热导率可达600-900W/(m·K)，明显高于纯铜约400W/(m·K)、纯铝约230W/(m·K)等传统散热材料，可有效提升芯片近端热扩散效率，适配千瓦级超高功耗算力硬件规模化部署需求。

常见散热材料热导率对比

资料来源：公开资料，观研天下整理

目前工业应用复合散热材料综合性能对比

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当下，伴随AI算力芯片功耗不断提升，金刚石散热材料是下一代高端热管理的核心载体，金刚石复合散热方案则为下一代高端散热关键技术路线。公开资料显示，在2026年5月21日英伟达财报电话会上，CEO 黄仁勋正式确认：Vera Rubin 架构 GPU预计将于 2026 年第三季度量产出货，或将全面采用“金刚石复合材料+波冷”散热方案。这是继2024年Blackwell架构首次引入金刚石散热之后，英伟达连续第二代旗舰GPU采用该技术路线。更关键的是，黄仁勋还介绍了更长期的路线图：2028 年将量产的下一代Feynman架构 GPU，同样沿用金刚石散热技术路线。

据行业测算，全球服务器液冷整体市场规模2026年为125.7亿美元，2030 年有望达到 535.1亿美元。按2030年金刚石散热产品在液冷赛道价值量占比 10% 测算，对应细分市场规模约54亿美元。

二、全球产业链加速布局金刚石散热赛道，海外企业凭借技术先发优势率先实现商业化落地，国内企业依托完整产业基础快速跟进

随着金刚石散热技术在AI芯片散热领域的应用前景持续明晰，其适配超高功耗算力硬件的核心价值得到全球产业认可，海内外产业链企业纷纷加速布局相关技术研发与产能建设。目前，海外企业凭借技术先发优势率先实现商业化落地，国内企业依托完整产业基础快速跟进，推动金刚石行业从传统工业耗材向高端半导体散热材料转型升级。

从全球布局来看，海外头部企业及科研机构凭借技术先发优势，持续突破金刚石散热核心技术与终端应用场景，落地多项标志性成果。如2025年5月，日本住友联合大阪公立大学，成功在2英寸多晶金刚石衬底上制备出GaN-HEMT器件，显著优化高频功率器件的散热性能，夯实金刚石在功率半导体领域的应用基础。美国企业则聚焦AI服务器终端散热落地，产业化推进速度领先：2026年2月，美国Akash Systems向印度NxtGen AI交付全球首批搭载金刚石散热方案的NVIDIA H200服务器，实现GPU单位能效（FLOPS/W）提升15%；2026年3月，该企业再度推出全球首款金刚石冷却AMD MI350X服务器，斩获3亿美元大额订单，验证了金刚石散热方案在高端算力设备中的商业化价值。

海外主要金刚石散热公司及进展

资料来源：公开资料，观研天下整理

国内市场紧随全球产业趋势，依托本土超硬材料产业积淀，头部企业加速向半导体级金刚石散热材料赛道转型，产能与技术落地节奏持续提速。如2025年1月，力量钻石半导体高功率散热片金刚石功能材料研发制造项目正式投产，标志着公司在金刚石高端散热材料产业化领域迈出关键一步。2026年2月，黄河旋风旗下子公司风优创正式揭牌，国内首条8英寸金刚石热沉片生产线顺利落成，项目一期投资3.6亿元，规划年产能达2万片，大幅提升国内高端金刚石散热基材供给能力。2026年3月，华智新材料完成金刚石铜散热方案关键仿真验证，并布局针对性焊接解决方案，推动金刚石材料在AI芯片领域应用。

中国主要金刚石散热公司及进展

资料来源：公开资料，观研天下整理

三、金刚石铜复合材料是当前产业化落地最快的芯片散热方案，但大规模商业化仍待时日

从技术路线划分，当前金刚石散热主要包含四类方案，分别是CVD 金刚石热沉片、金刚石/金属复合材料、CVD金刚石涂层、金刚石材料与微通道液冷集成散热。其中，金刚石铜复合材料是当前产业化落地最快的芯片散热方案，目前已实现特定场景的规模化应用。这是由于金刚石硬度极高（莫氏硬度10），精密加工难度极大，而铜与金刚石之间本质上不浸润、界面结合力弱，两者融合在一起的技术门槛就更高。通过在铜基体中复合体积分数30%—50%的金刚石颗粒，热导率可达600—800W/(m·K)，是纯铜（401W/(m·K)）的1.5—2倍，同时兼顾了金属的可加工性与成本可控性，成为当前最接近商业化的高导热复合材料。

金刚石散热的主要技术路径

资料来源：公开资料，观研天下整理

不过需客观看待行业现状，距离金刚石铜复合材料大规模商业化落地仍存在较长周期。一方面从各公司的商业化进展来看，多数仍处于“小批量供货”或“客户验证”阶段，距离规模化量产和稳定的营收贡献尚有差距。例如国产企业国机精工相关产品现阶段主要配套国防领域；四方达虽已实现小批量供货，但下游客户订单尚未放量；黄河旋风 8 英寸生产线刚完成投产，产能释放仍需经历爬坡周期。

另一方面，虽然在2026年4月，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研发的金刚石铜复合材料，在郑州国家超算互联网核心节点完成集群部署，实现国内首次规模化商用，在应用端取得重大突破（该材料以散热贴形式紧贴芯片，与浸没式相变液冷系统协同工作，实测芯片模组传热能力提升80%，核心温度降低5℃，芯片性能释放提升10%。相比同期国际顶尖计算集群，整体节能幅度达30%以上。）。但在上述商用案例中，金刚石铜复合材料是作为“散热贴”（界面导热材料）与液冷系统协同工作，而非独立散热方案。

此外力量钻石5月26日发布风险提示公告，明确表示“金刚石散热材料”应用场景尚未达到大规模市场化阶段，未对公司主营业务及收入产生影响，股价短期波动幅度较大，存在较高的炒作风险。

观研天下分析师分析，当前制约金刚石铜复合材料在数据中心场景大规模推广的核心瓶颈集中于三大维度——即技术成熟度、综合制造成本、上下游产业链协同配套。

数据来源：公开数据，观研天下整理

四、全球人造金刚石供给高度集中于中国，我国金刚石散热行业自主可控优势显著

我国是全球最大的人造金刚石生产国，占据重要主导地位。从2000年开始，我国便成为全球最大人造金刚石生产国，2010年产量突破100亿克拉，进一步巩固了我国在全球人造金刚石市场中的领先地位。2023年我国人造金刚石产量增至 165.97 亿克拉，占全球总产量的 90%以上。其中，河南人造金刚石产量约占全国80%，形成郑州、许昌、南阳、商丘等产业集聚区。

数据来源：公开数据，观研天下整理

经过多年发展，我国已构建起原辅料—核心装备—金刚石材料—终端制品全贯通、自主可控的人造金刚石完整产业链。从产业链结构来看，行业上游涵盖石墨、金属触媒、叶蜡石等核心原材料，以及六面顶压机、MPCVD设备等专用生产装备；中游为人造金刚石单晶、微粉、复合粉体等核心材料生产环节；下游覆盖传统工业应用与半导体散热、半导体衬底、培育钻石等高端应用领域。其中，上游核心专用制造设备优势突出，六面顶压机基本实现全国产供应，国产专用MPCVD设备全球市占率达50%，为产业链自主可控筑牢核心壁垒。

观研天下分析师分析，当前我国人造金刚石行业产业链自主可控基础扎实，规模经济红利持续释放，将有力推动金刚石散热等高端应用加速实现产业化落地。（WW）