手機打游戲久了會發燙，這時候手機會降頻、變卡、掉幀。AI數據中心面臨的，是同樣的問題——只不過規模放大了成千上萬倍。過去一百年，銅一直是電子設備散熱的絕對主力。銅的熱導率約380到400W/(m·K)。鋁更低，約240W/(m·K)。
問題在于，這個數字幾十年沒怎么變過，銅的物理極限就釘死在400左右。而芯片的熱流密度以每年30%以上的速度增長。散熱材料的能力和芯片的需求之間，差距越拉越大。液冷技術能解決“怎么把熱量從設備里帶出去”，但“怎么讓熱量從芯片內部快速傳導到散熱界面”這個前端環節，依然要依賴導熱材料。
更麻煩的是，隨著CoWoS、SOIC等2.5D/3D異構集成工藝大規模普及，芯片內部的熱流密度呈指數級上升。在3D堆疊結構中，芯片層間的熱流傳遞路徑被中介層阻擋，內部熱堆積無法通過傳統方案有效導出。散熱難度，又上了一個臺階。
金剛石還有兩項獨特優勢。第一，它的熱膨脹系數約為1.1ppm/K，與硅（2.6ppm/K）非常接近，能避免熱脹冷縮導致的翹曲或焊點開裂。第二，金剛石是天然的電絕緣體，可以直接貼合芯片而不用擔心短路風險——銅鋁導熱雖好，但同時也是電的良導體，貼芯片需要復雜絕緣處理。
在實驗環境中，全金剛石基微通道散熱器已成功實現10000W/cm2的超高熱流密度散熱。金剛石冷卻技術與液冷結合，可將GPU熱點溫度降低10到20℃，并支持25%的超頻。金剛石襯底直接貼合GPU裸片，甚至能讓芯片結溫下降60%。
金剛石散熱不僅是停留在實驗室里的數據和概念，它正在加速產業化。
2026年，英偉達明確表示新一代Vera Rubin架構GPU將采用“金剛石銅復合散熱蓋+液冷”散熱系統。英特爾CEO也公開表示看好鉆石作為散熱材料在芯片封裝領域的應用潛力。2026年3月，全球首批搭載金剛石冷卻技術的AI服務器正式交付。
市場用真金白銀投了票。據機構預測，金剛石散熱市場規模有望從2025年的約0.5億美元，爆發式增長到2030年的152億美元。五年增長超過300倍。中國擁有全球95%以上的人造金剛石產量，在這場散熱革命中占據著得天獨厚的產業鏈優勢。
中國是全球人造金剛石的第一生產大國，產量占全球95%以上。僅在河南一省，工業級人造金剛石年產量就高達約120億克拉。同時，產業呈現明顯的地域集群效應，以河南省為核心，其金剛石產量占全國的80%。這里誕生了黃河旋風、四方達、惠豐鉆石等一批行業領軍企業。
而將金剛石原料加工成可直接用于芯片封裝和散熱的核心材料的產業鏈中游，是整個產業鏈技術含量最高的環節。目前最核心的散熱應用，河南科之誠的功能化金剛石散熱基板已實現科研級批量交付，熱導率超1300 W/(m·K)。
同時，為平衡性能與成本，金剛石-銅復合材料是當前落地較快的路線，其熱導率可達800 W/(m·K)左右。化合積電的硅基金剛石復合基板也實現了規模化量產。而將金剛石直接用于芯片封裝的工藝，黃河旋風等企業已推出高熱導單/多晶封裝載板等產品。
對于金剛石超硬、易碎，加工是巨大瓶頸。目前，國機金剛石已能將4英寸金剛石熱沉片的表面粗糙度加工到1納米以下，解決了從實驗室到產品的關鍵一步。這些都正在重塑人造金剛石的市場價值，正從“論噸計價”的工業原料，升級為“按片定制”的高端材料。
除AI芯片外，金剛石在5G/6G通信基站、新能源汽車功率模塊、激光器、光通訊收發模組等高功率、高發熱的場景中同樣潛力巨大。
盡管前景光明，但產業鏈也面臨挑戰。目前，國內絕大部分金剛石產量仍用于傳統的磨料、切磨工具，真正用于半導體功能場景的占比不到10%。此外，在高端CVD技術和大尺寸、高質量晶圓制備方面，我們與國際領先水平仍有追趕空間。
不過，2026年已被業界公認為金剛石散熱片的“產業化元年”。隨著AI芯片功耗的持續攀升，金剛石散熱正從“可選項”變成“必選項”。預測顯示，到2030年，全球金剛石散熱市場規模有望達到53.5億至152億美元。
