>> 浙商证券-新材料行业周报③:AI时代下,重视散热+半导体衬底双料全能的金刚石材料-260712
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2026/7/13 |
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来源: |
浙商证券 |
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看好 |
作者: |
毕春晖,张智杰 |
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金刚石:鉴于其超越传统材料的物理特性组合,半导体领域独具吸引力。 金刚石具有宽带隙(5.47 eV)、高载流子迁移率(空穴3800 cm2/(V·s)、电子4500cm2/(V·s))、高热导率(22 W·cm-1·K-1)、高临界击穿场强(>10 MV/cm),以及优异的Baliga器件品质因子,使得金刚石半导体器件在高温、高频、高功率,以及抗辐照等极端条件下有良好的应用前景。 AI算力设施有望快速拉动金刚石散热材料需求。 2025年6月,Coherent公布了一种金刚石-碳化硅陶瓷复合材料。该材料通过将金刚石引入碳化硅陶瓷体系,在保持较高导热能力的同时提高结构稳定性。2026年1月,Coherent又公布了一种可直接键合到半导体芯片上的金刚石热管理解决方案。2026年2月,英伟达宣布下一代Vera Rubin架构GPU将全面采用“金刚石铜复合散热+45℃温水直液冷”的全新散热方案。而其合作伙伴Akash Systems也宣布向印度主权云服务商NxtGen AIPVTLtd交付全球首批搭载Diamond Cooling技术的英伟达H200 GPU服务器。AI芯片热流密度的持续攀升,正将金刚石散热技术从备选方案推向产业必选项。主流AI芯片的热设计功耗正触及2000W,依靠增大散热面积或提高风扇转速的粗放模式已无法应对如此高的热密度。而金刚石凭借约5倍于铜的极高导热效率,成为从热源核心处解决问题的“终极材料”。根据普华有策数据,全球服务器液冷总体市场空间将从2026年的125.7亿美元增长至2030年的535.1亿美元。假设2030年金刚石散热价值量占液冷市场的10%,则市场规模有54亿美元。 半导体金刚石:技术处于持续突破阶段,紧密关注积极进展。 第四代半导体的核心特征是禁带宽度大于3.4eV,远高于硅(1.12eV)、碳化硅(3.25eV)、氮化镓(3.4eV)等前三代半导体材料,金刚石是综合性能更优的理想材料之一。目前金刚石半导体材料的制备技术难度较高,成本高昂,限制了其大规模应用,需要在制备工艺上取得突破。技术层面,大尺寸化(8~12英寸)、高性能化、低缺陷、高纯度、低成本化将是核心发展方向,CVD法良率提升与成本下降、n型掺杂技术规模化应用、异质集成工艺优化将成为突破重点,新型金刚石材料的应用场景将进一步拓展。 重点关注中国金刚石散热材料的持续国产化/产业化趋势。 沃尔德:成功研发出高平整度的12英寸钻石散热晶圆,2025年公司王旗博士系统介绍12英寸金刚石衬底在AI芯片与功率模块散热中的突破性应用;以及金刚石材料技术对未来先进封装生态的深远推动力。 国机金刚石:已掌握了采用微波等离子体化学气相沉积方法制备CVD金刚石材料的全套硬件条件和关键核心技术,自主开发了可沉积2~6英寸CVD金刚石材料的设备,能批量制备高品质单晶金刚石片和多晶金刚石片。 晶盛机电:依托自研MPCVD设备与工艺,已实现高质量金刚石材料的稳定制备,同时建设了大尺寸金刚石生产线。 黄河旋风:生长出半导体用5~30μm超薄6~8英寸多晶金刚石晶圆热沉材料。 四方达:自研量产的CVD金刚石散热片热导率可达2000W/(m·K)以上。 力量钻石:公司半导体高功率散热片项目一期已投产,2026年成功培育出247.82克拉超大颗粒培育单晶,再次刷新世界纪录。 风险提示 技术进步不及预期;产业化进度不及预期。
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