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人造金刚石行业散热应用元年开启 MPCVD增量空间广阔 功能性市场蓄势赶超培育钻石

一、中国稳居全球人造金刚石产业绝对主导地位,河南省为核心聚集区

人造金刚石是人工模拟天然金刚石结晶条件,通过科学方法合成的金刚石晶体,与天然金刚石具有相同的化学成分(纯碳)和晶体结构。

中国已稳居全球人造金刚石产业的绝对主导地位。2025年,我国人造金刚石产量占全球总产量的95%,其中工业级金刚石产销量均占全球90%以上,以压倒性的产能优势牢牢掌控着全球市场的供给端话语权。

中国已稳居全球人造金刚石产业的绝对主导地位。2025年,我国人造金刚石产量占全球总产量的95%,其中工业级金刚石产销量均占全球90%以上,以压倒性的产能优势牢牢掌控着全球市场的供给端话语权。

数据来源:观研天下数据中心整理

从产业地理格局看,河南省是我国人造金刚石产业的核心聚集区,全省金刚石产量占全国的80%左右,形成了以郑州、许昌、商丘、南阳等地为核心的高品级金刚石及制品生产基地。

从产业地理格局看,河南省是我国人造金刚石产业的核心聚集区,全省金刚石产量占全国的80%左右,形成了以郑州、许昌、商丘、南阳等地为核心的高品级金刚石及制品生产基地。

数据来源:观研天下数据中心整理

二、国内人造金刚石行业技术双轨并行,HPHT保障规模化生产、MPCVD市场增量空间广阔

根据观研报告网发布的《中国人造金刚石行业发展趋势分析与未来前景预测报告(2026-2033年)》显示,国内人造金刚石形成HPHT 高温高压法、MPCVD 微波化学气相沉积法两条主流技术路线,二者工艺特性、产品定位、应用场景显著分化,行业长期呈现 “HPHT 保规模、CVD攻高端”双轨并行格局。

HPHT 路线依托国产化成熟的六面顶压机设备,具备单炉产能大、生产成本低、量产工艺稳定的突出优势,适合规模化制造工业金刚石微粉、中小克拉培育钻石毛坯、磨削单晶产品;但技术本身存在天然短板,晶体生长尺寸受限,晶体内部易残留金属触媒包裹体,纯度上限不足,难以匹配半导体电子级高端材料需求,赛道竞争逐步趋于内卷。

MPCVD 沉积法以甲烷气体为碳源,通过等离子体逐层沉积碳原子生长金刚石,成品纯度极高、无金属杂质,既能够制备大克拉高品质培育钻石毛坯,也是金刚石热沉片、光学窗口、半导体金刚石衬底等功能性新材料的核心制备方案,材料热导率性能上限显著优于 HPHT 产品。该路线现阶段约束集中在设备端,高端 MPCVD 设备仍存在技术壁垒,项目初始投资高、长晶耗时久、量产良率提升难度较大。

MPCVD 路线是产业升级核心主线,随着国内 MPCVD 设备持续迭代(国产 2 英寸设备温差已实现 ±0.5℃控制),叠加大尺寸单晶生长、异质外延工艺持续突破,未来有望持续降低生产成本、提升量产良率,市场增量空间广阔。

国内人造金刚石行业技术双轨并行

对比维度 HPHT 高温高压法(六面顶压机) MPCVD 微波化学气相沉积法
原理 石墨 + 金属触媒,超高压高温相变结晶 甲烷气体等离子体,在籽晶上逐层沉积碳原子
核心设备 六面顶压机(高度国产化) MPCVD 微波沉积设备(高端设备仍有壁垒)
优势 单炉产量大、综合成本低、工艺成熟;适合大批量生产 纯度极高、无金属包裹体;可做大尺寸晶圆 / 大克拉钻石;热导率上限更高
短板 晶体尺寸受限、易含金属杂质,难以满足半导体电子级需求 设备投资高、长晶周期长、良率提升难度大
典型产品 工业微粉、中小克拉培育钻石毛坯、磨削单晶 大克拉高品质培育钻石、金刚石热沉片、光学窗口、半导体衬底
代表企业 中兵红箭(中南钻石)、黄河旋风、力量钻石 四方达、力量钻石、黄河旋风、化合积电

资料来源:观研天下整理

三、传统工业市场构成人造金刚石需求基本盘,中长期功能性金刚石市场规模有望超越培育钻石

人造金刚石凭借已知材料中最高的硬度、最高的热导率(约2200W/(m·K),为铜的5倍)以及超宽带隙(5.45eV),正从传统的“工业磨料”向高附加值前沿领域全面拓展,成为精密加工、半导体散热、高端消费电子及航空航天等领域不可替代的关键材料。

传统工业市场是人造金刚石需求的基本盘,约占总需求55%,主要应用于光伏硅片切割(金刚线微粉最大需求来源)、硬质合金刀具、油气钻井钻头、PCB加工及半导体晶圆抛光等场景。

培育钻石市场核心驱动逻辑包括Z世代悦己消费崛起、婚庆市场对天然钻石的替代需求以及环保可持续理念的深化。2022-2025年期间,行业经历产能快速扩张与供需失衡,毛坯价格持续下行,进入深度调整期。当前市场呈现显著的分化格局——低端毛坯内卷严重,而高品级大克拉产品盈利仍保持稳定。

功能性金刚石市场是行业最具成长确定性的增量方向。超高热导率与宽禁带特性,使功能性金刚石成为高功耗GPU、车载SiC功率器件、射频功放等场景的最优散热材料。

观研天下分析师认为,中长期功能性金刚石市场规模有望超越培育钻石,成为人造金刚石产业最重要的增长极。

<strong>观研天下分析师</strong><strong>认为,中长期功能性金</strong><strong>刚石市场规模有望超越培育钻石,成为人造金刚石产业最重要的增长极</strong><strong>。</strong>

数据来源:观研天下数据中心整理

AI芯片功耗飙升倒逼材料革命。随着2.5D/3D异构集成技术(如CoWoS、SOIC)的普及,芯片内部的热流密度呈指数级上升。英伟达新一代Vera Rubin架构GPU功耗飙升至2300瓦,芯片表面局部热流密度超过1000瓦/平方厘米。传统铜铝散热材料已接近物理性能天花板。而金刚石凭借无可比拟的物理特性脱颖而出:室温下CVD单晶金刚石热导率可达2200W/(m·K),是铜(401W/(m·K))的5倍以上,是硅(149W/(m·K))的近15倍;金刚石CTE约为1.1ppm/K,与硅(2.6ppm/K)较为接近,能够有效降低热循环中的热应力。

2026年成为金刚石散热的规模化应用元年。2026年2月,金刚石散热技术先驱Akash Systems向印度NxtGen AI交付全球首款搭载Diamond Cooling散热技术的英伟达H200 GPU服务器。2026年5月,英伟达在财报电话会上正式确认,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+液冷”散热方案。英特尔CEO陈立武近日公开表示已投资一家人造金刚石晶圆公司,看好钻石在芯片封装领域的散热潜力。

国内方面,CVD多晶金刚石导热系数散热被广泛视为AI高算力时代的绝佳散热方案,金刚石散热或已进入“产业共识”阶段。2026年5月,CCTV-2《经济信息联播》以专题《金刚石挺进AI新赛道》聚焦金刚石产业,行业送检量呈倍数增长,2025年送检量已达2024年的五倍。

国内外企业金刚石散热应用情况

企业名称 所属地区 金刚石散热技术方案 产业化落地进展 核心下游场景 关键产业亮点
Akash Systems 美国 金刚石冷却模组(CVD 金刚石热沉叠加液冷) 2026 年 2 月向印度 NxtGen AI 交付全球首款搭载金刚石散热的英伟达 H200 商用 GPU 服务器 AI 数据中心、英伟达高端 GPU 平台 全球首个金刚石散热 AI 服务器商用落地案例;搭载方案可实现 GPU 算力提升 15%
Diamond Foundry 美国 大尺寸单晶金刚石晶圆(MPCVD 异质外延) 获得英特尔战略投资,金刚石晶圆用于芯片封装散热原型验证,持续送样头部芯片厂商 先进封装、AI 芯片背面散热 英特尔 CEO 陈立武公开投资标的,主攻芯片封装级金刚石衬底
Element Six(迪尔六) 英国 电子级多晶 / 单晶 CVD 金刚石热沉、金刚石复合材料 长期英伟达核心认证供应商,成熟批量供货海外射频、算力客户 GPU、射频功放、第三代半导体器件 全球老牌高端 CVD 金刚石龙头,专利储备丰富
住友电工 ALMT 日本 金刚石 - 铜复合基板、GaN 键合金刚石晶圆 实现规模化量产,深度绑定日系半导体封装厂商 功率器件、通信射频、算力硬件 金刚石复合材料工艺领先,晶圆键合良率超 85%
黄河旋风 中国 MPCVD 多晶 CVD 金刚石热沉(8 英寸产线) 2026 年 2 月国内首条 8 英寸 CVD 金刚石热沉量产线投产;样品送样海内外算力厂商,进入验证 / 小批量阶段 国产 AI 服务器、昇腾芯片、SiC 功率器件 国内率先落地 8 英寸大尺寸金刚石热沉量产产线,HPHT+CVD 双线布局
四方达 中国 自研 MPCVD 设备,4–12 英寸 CVD 金刚石热沉片 海外客户测试完成,进入小批量供货;持续推进金刚石散热晶圆产能建设 海外算力服务器、光模块、射频器件 自研 MPCVD 沉积设备,布局超大尺寸 12 英寸金刚石衬底
力量钻石 中国 单晶 CVD 金刚石热沉,HPHT+CVD 双路线并行 半导体级金刚石散热片持续送样海外 GPU 厂商实验室验证,推进新产品导入 高端 GPU、算力芯片散热 单晶产品热导率可达 2200W/(m・K),同步布局培育钻石与功能材料
化合积电 中国 CVD 多晶金刚石热沉片 面向国内算力、激光企业样品交付、小批量订单 AI 服务器、激光器、车载功率半导体 国内专精特新企业,专注金刚石热沉单一赛道
国机精工 中国 MPCVD 设备 + 金刚石散热材料一体化 金刚石热沉产品实现千万级别营收,与国内算力厂商联合测试 国产 AI 芯片、军工光电设备 上游 MPCVD 装备自主可控,同时供给设备与散热材料

资料来源:观研天下整理(zlj)

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