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>> 国海证券-计算机行业专题研究:金刚石能否解算力芯片的近结散热?-261015
上传日期:   2026/10/17 大小:   1964KB
格式:   pdf  共16页 来源:   国海证券
评级:   推荐 作者:   刘熹
行业名称:   计算机
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投资要点:
  本篇报告解决了以下核心问题:在AI算力芯片功耗与热流密度持续突破下,金刚石散热的必要性与发展趋势。
  金刚石是芯片近结散热材料,具备高导热/低膨胀/高绝缘特性
  金刚石热导率约2200 W/(m·K),是铜的5倍、硅的10倍,热膨胀系数与硅接近,冷热循环下不易开裂脱层。随2.5D/3D异构集成普及,芯片表面局部热流密度已超过1000 W/cm2,单芯片功耗超过1400W时传统铜铝已接近物理天花板,金刚石几乎是唯一能够胜任的散热材料。
  金刚石散热主要有三条技术路线:金刚石铜复合材料、CVD多晶金刚石热沉片、CVD单晶金刚石。金刚石铜复合材料热导率600至800,成本仅纯金刚石的10%至20%,已在数据中心与PC端批量供货。CVD多晶热沉片的热导率为800W/(m·K)至1800W/(m·K),可做大尺寸,处于小批量供货与验证阶段。CVD单晶的热导率为2000W/(m·K)至2200W/(m·K),距离大规模商用仍有较长距离。共同制约是售价高昂与切割、研磨、抛光环节的良率损耗,大面积单晶制备仍受限。
  金刚石散热产业链分工清晰,供给端成熟度决定市场空间
  产业链分为三段,上游为原辅材料与专用装备,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。参与企业以黄河旋风、四方达、力量钻石、中兵红箭、国机精工、沃尔德、惠丰钻石等为主。
  市场空间由供需共同决定。需求端取决于铜基方案极限被主流功耗越过的速度,英伟达与台积电的路线选择提供了最直接的验证。技术端国内大尺寸制备取得突破,8英寸热沉片产线已规模化量产,12英寸衬底制备技术已经掌握,4英寸超薄超平自支撑薄膜解决了翘曲难题。供给端仍以验证和小批量为主,多数企业距规模化量产与稳定营收贡献尚有差距。政策端超硬材料已纳入战略性新兴产业方向,部分高纯度CVD金刚石出口管制暂停后海外需求释放。
  海外龙头实现芯片近端落地,国内材料与系统集成快于器件环节
  海外厂商落地集中于芯片近端热界面。台积电对芯片散热贴片开展材料测试,最终选定金刚石。英伟达在CES 2026宣布下一代GPU采用金刚石铜复合材料与液冷的组合方案。Akash Systems向NxtGen AI交付全球首批搭载金刚石冷却技术的H200服务器,据其披露可将GPU算力提升约15%,并可在最高50℃环境下满负载运行。英特尔CEO表示已投资一家人造金刚石晶圆企业。
  国内材料与系统集成环节已出现可核验的规模化落地,曙光数创在算力芯片热控领域,首次将金刚石铜材料规模化应用于兆瓦级相变浸没液冷整机柜,散热模组已在国家超算互联网核心节点完成集群部署,黄河旋风8英寸热沉片产线一期规划年产2万片,产品已通过华为、中芯国际等头部企业验证。器件与芯片环节仍停留在专利与论文层面,华为的积累集中于导热材料、键合方法与散热基板方向。
  行业评级及投资策略:当前金刚石散热整体仍处客户送样与产品认证阶段,大规模订单尚未形成,但AI芯片功耗已越过铜、铝散热极限,近结散热需求端具备较强支撑。随着国内8英寸热沉片产线投产、高端MPCVD装备与大尺寸单晶逐步突破,在需求持续向好、供给成熟度提升的背景下,我们维持对计算机行业的“推荐”评级。
  相关公司:1)金刚石材料与热沉片:黄河旋风、四方达、力量钻石、中兵红箭、惠丰钻石、沃尔德;2)专用装备:国机精工;3)系统集成与液冷:中科曙光(曙光数创)、英维克、申菱环境、高澜股份;4)散热材料与模组:飞荣达、中石科技、鸿富诚、苏州天脉、思泉新材;5)下游芯片与封测:中芯国际。
  风险提示:芯片近端键合与界面热阻工艺尚未产业化、下游客户验证与量产进度不及预期、高端MPCVD装备供给受限、成本下降与良率改善不及预期、三条路线重复投资与分流、下游议价权偏弱、海外需求受出口管制政策反复影响。
  
 
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