大尺寸难制备、复合材料先行，金刚石散热路线渐明

AI 算力芯片的功耗正在把散热材料推向物理极限，金刚石由此从工业磨料走进算力基础设施的视野。

围绕这颗晶体，行业已经跑出三条技术路线——单晶金刚石、多晶金刚石与金刚石铜复合材料。目前的事实是：单晶热导率最高，却卡在大尺寸制备这一关；复合材料导热稍逊，却率先在算力场景完成规模化落地；多晶则承接了“把尺寸做大”的任务。

路线尚未收敛，但轮廓已经比一年前清晰得多。

算力芯片开始触碰散热材料的物理极限

据国机金刚石功能金刚石研究院研发工程师徐帅介绍，部分新一代 GPU 单芯片峰值功耗已超过 2300 瓦，局部热流密度突破 1000 瓦每平方厘米，这个量级相当于火箭发动机喷管刚点火时的热流密度；而作为当前散热主力的铜，热导率约 400 瓦每米开尔文，在高热流密度下极易形成“热淤积”，长期运行会导致芯片翘曲、开裂乃至失效。

金刚石的物理特性恰好落在这个缺口上。据央广网，金刚石室温热导率高达 2000 至 2200 瓦每米开尔文，约为铜的 5 倍、铝的 10 倍。中国科学院院士、吉林大学高压与超硬材料全国重点实验室教授邹广田给出了更直观的尺度：5G 时代芯片需要热导率 400 至 700 瓦的散热材料，超过铜材料的散热能力极限；6G 时代的大功率芯片需要热导率超过 1000 瓦的散热材料；金刚石的热导率为 2200 瓦，再加上金刚石的高击穿电压和低热膨胀系数，“它几乎是唯一能够胜任的散热材料”。

三条技术路线，各有一道绕不过的关

金刚石并不是一种材料在战斗。邹广田把金刚石在芯片散热领域的应用路径分成两条：一是金刚石颗粒与铜复合而成的导热材料，热导率可达 500 至 800 瓦每米开尔文，价格较低，已经开始应用；二是 CVD 金刚石薄片，又分为多晶与单晶，多晶尺寸大、热导率 800 至 1500 瓦每米开尔文，可直接用作高功耗 AI 芯片的散热基底，单晶热导率可达 2200 瓦每米开尔文，是高端芯片与大功率电子器件的首选。

产业界的概括则更直接。黄河旋风总经理庞文龙把行业内的路线归为三条——单晶金刚石、多晶金刚石和金刚石铜复合材料，并逐一点出了各自的关隘：单晶金刚石理论热导率最高，但当前整个行业尚无稳定量产 2 英寸及以上大尺寸单晶金刚石的能力；金刚石铜复合材料的热导率在 600 至 900 瓦每米开尔文区间，且材料本身导电，在需要绝缘的场景下受到限制；多晶金刚石在实现高热导率的同时，能够很好地解决大尺寸制备的难题，是目前较为现实的产业化路径。

三条路线的分工由此成形——单晶守性能上限，多晶解尺寸难题，复合材料抢商业化速度。这道“哪条路线能先跑通”的选择题，本质上不是技术优劣之争，而是各自受制于不同的工程条件。

金刚石铜复合材料率先走进算力场景

复合材料先行落地。中国科学院宁波材料技术与工程研究所功能碳素材料团队依托自主研发的高效率 3D 复合技术与规模化制备工艺，研制出热导率突破 1000 瓦每米开尔文的金刚石／铜复合材料，在导热率、热膨胀匹配及加工精度等关键指标上达到国际先进水平。

2026 年 4 月，以该材料为基础构建的散热模组成功应用于全球首个兆瓦级相变浸没液冷整机柜解决方案 C8000 V3.0，可使芯片模组传热能力提升 80%、芯片性能提升 10%；产品已在国家超算互联网核心节点实现集群部署，这标志着金刚石／铜复合材料在算力芯片热控领域实现全球首次大规模应用。这一节点的意义不止于一项参数，而在于验证了该材料在极端热流密度环境下的可靠性。

消费电子侧的商业化来得更早。据证券时报报道，金刚石铜复合散热材料已率先实现商业化，已有企业向头部 PC 品牌批量供货，并应用于高端笔记本电脑产品。

复合材料之所以能够更早走出实验室，根源在工艺：把金刚石颗粒与铜基体复合成型，既保留了金刚石的高导热能力，又保留了铜的成形与机加工性能，绕开了纯金刚石脆、难加工、成本高的短板。

多晶负责把尺寸做大，单晶从籽晶破题

“大尺寸难制备”这道题的正面战场，目前主要由多晶来打。2026 年 2 月 28 日，位于河南省长葛市的河南风优创材料技术有限公司(黄河旋风与深圳优普莱合资设立的子公司)投产国内首条 8 英寸金刚石热沉片生产线，这也是目前国内可量产的最大尺寸。该项目一期总投资 3.6 亿元，配置 50 台 915MHz MPCVD 设备，年产金刚石热沉片可达 2 万片。

据上海证券报报道，该产线产品尺寸覆盖 2 英寸至 8 英寸，厚度覆盖 10 微米至 50 微米的多晶金刚石柔性薄膜及 0.1 毫米至 1 毫米的热沉片全系列。按照规划，黄河旋风将在 3 年内投资 20 亿元、配置 300 台 MPCVD 设备，最终实现年产大尺寸金刚石热沉片 15 万片。

单晶的突破口则落在更上游的籽晶环节。2026 年 7 月 9 日，河南省力量钻石股份有限公司披露，公司成功培育出 247.82 克拉超大颗粒培育单晶，尺寸达 45 毫米×43 毫米，规格接近 2 英寸标准尺寸，可依托外延生长技术突破 2 英寸籽晶制备瓶颈。

大尺寸金刚石籽晶是高端功能材料、散热材料生产的核心“母基”，国外对其长期的技术垄断和出口管控，严重制约国内高端半导体、新材料产业发展。此次突破意味着我国依托自主高温高压核心技术，有望实现高端金刚石籽晶制备完全自主可控。

成本与良率，决定路线能走多远

横在三条路线前面最现实的一道坎是成本。一片金刚石散热片造价数万元，而传统铜或陶瓷材料仅需几十元。庞文龙的表述与之呼应：成本是金刚石散热技术在通往全面普及道路上需要解决的最大问题——高品质金刚石的 MPCVD 制备工艺复杂、能耗高，加之金刚石是自然界最硬的材料，高精度研磨抛光难度大、良率低，直接推高了总成本。

良率的压力则集中在生长与加工两个环节。据证券时报报道，大尺寸金刚石生长易出现应力、翘曲、缺陷问题，后续切割、抛光加工损耗较高，整体良率爬坡周期较长，短期难以大规模放量，散热业务对相关企业的营收贡献仍然有限。

不过，行业对“大尺寸”的真实需求并不单一，这为路线收敛留出了空间。据证券时报报道，四方达相关负责人表示，公司 4 英寸规格金刚石散热材料的生长工艺已趋于成熟，可实现稳定批量供货。另有厂商负责人表示，市场普遍关注的大尺寸良率问题并非长期卡点，散热场景更多以中小尺寸产品为主，1 英寸以下单晶、3 英寸至 4 英寸多晶产品或将成为市场主流。

从更长周期看，三条路线并不是替代关系，而是分层渗透——复合材料用可加工性换取速度，多晶用大尺寸承接规模，单晶守在高功率器件的性能上限。摆在行业面前的关键变量清晰可见：成本下降的斜率，以及客户端认证的进度。谁的路线能在这两个变量上先走一步，谁就更接近那个“渐明”的答案。