英伟达布局金刚石散热，破解 Vera Rubin GPU 高功耗困局-电子工程专辑
2月23日，Akash Systems 宣布，已向印度主权云服务商 NxtGen AI Pvt Ltd 交付全球首批搭载 Diamond Cooling® 技术的英伟达GPU服务器。这批服务器基于 NVIDIA H200 平台，是全球首次将“金刚石导热技术”正式部署于商用AI服务器体系，标志着金刚石散热技术从实验室走向产业化应用，为AI芯片高功耗散热难题提供了全新解决路径。与此同时，英伟达也已明确布局下一代Vera Rubin架构GPU，将全面采用“钻石铜复合散热 + 45℃温水直液冷”全新方案，双重动作凸显金刚石在AI热管理领域的核心价值，也预示着材料级创新正成为散热赛道的新竞争焦点。
无论是Akash Systems的Diamond Cooling®技术，还是英伟达Vera Rubin GPU采用的钻石铜复合散热方案，均非对现有冷却系统的颠覆，而是聚焦传热效率的优化升级——前者优化GPU热传导路径，后者实现“局部核心极致散热 + 全局液冷高效控温”的双重突破，本质都是通过金刚石材料的优异特性破解散热瓶颈。
在目前主流的冷板式液冷方案中，典型的传热路径包含多层结构，核心痛点集中在界面热阻：热量无法100%有效传递到散热终端，形成局部“热点”，成为限制芯片最大功率输出的主要因素。业内普遍认为，引入高导热材料、缩短热路径，是解决该问题的核心方向，而金刚石的热性能优势尤为突出。
金刚石作为已知热导率最高的材料，其热性能远超传统散热材料，以下为关键材料热导率对比（单位：W/(m·K)）：
具体来看，Akash Systems将人造金刚石与氮化镓等导电材料融合用作半导体，将GPU芯片安装在自家金刚石GaN PCB上，长远计划生产人造金刚石晶圆供英伟达等企业使用。其技术可实现GPU热点温度降低10-20℃、风扇速度降低50%、超频能力提升25%，同时达成温度降低60%、能耗降低40%的效果。
英伟达的布局则更为具体，其新一代Vera Rubin GPU堪称“算力巨兽”，核心参数与传统铜散热短板对比鲜明：
英伟达选用的钻石铜复合材料，热导率高达950W/(m·K)，且热膨胀系数可调，能与半导体材料良好匹配，降低热应力。同时，金刚石的绝缘性与低介电常数，不会引入额外寄生电容，契合AI芯片高频运行需求；极高的热扩散系数可快速响应热点温度变化，避免热量淤积。目前实验显示，采用钻石散热技术的GPU，AI及云计算性能提升3倍，温度降低60%，能耗降低40%。
金刚石散热技术并非替代现有风冷、液冷系统，而是“叠加式创新”，在不改变现有冷却架构的基础上，通过材料升级实现性能跃升与场景拓展，带来结构性效率增益。
Akash的Diamond Cooling®技术在50℃高环境温度下，可实现约15%的FLOPs/W提升，维持GPU满负载运行。这一提升在AI基础设施领域价值显著，以1万张H200 GPU部署为例：
该提升直接影响数据中心CAPEX效率、单位电力算力密度、PUE表现及TCO模型，对于电力紧张、建设周期紧迫的AI数据中心而言，是结构性增益而非简单微调。而英伟达的钻石铜散热方案，实现了3倍性能提升、40%能耗降低，进一步放大了效率优势。
传统数据中心需维持24-29℃运行环境，空调成本高，且难以在高温地区规模化部署。而Akash的Diamond Cooling服务器可在50℃环境下稳定运行，带来多重价值：
机房空调负荷大幅下降，降低运营成本
降低高温国家和地区AI数据中心部署门槛（此次Akash首发印度，契合当地高温、高电价、AI需求激增的现状）
推动边缘高温区域算力布局，拓展AI算力应用场景
此外，金刚石散热技术还能推动AI算力与新能源、卫星通信等领域融合，例如Akash的GaN-on-Diamond技术可使卫星数据速率提升5-10倍，尺寸减小50%，支撑关键太空任务。
过去几年，AI芯片热管理竞争集中在工程层面，而英伟达与Akash的动作，标志着散热竞争已深入材料物理层面，材料科学成为新的竞争维度。未来GPU热管理将形成三个层级：芯片级材料导热效率、板级与机柜级冷却架构、机房级能效系统设计，液冷与材料增强形成叠加效应。
据测算，钻石散热市场规模将从2025年的0.37亿美元暴涨至2030年的152亿美元，渗透率从不足0.1%提升至10%，复合增速高达214%，产业化处于“从0到1”的关键阶段。
中国作为全球培育钻石核心产区，具备得天独厚的产业优势：75%的培育钻石毛坯、70%以上的半导体级高纯度培育钻石均来自中国，人造金刚石产量占全球90%以上，拥有完整产业链。同时，相关出口管制政策凸显高端金刚石材料的战略稀缺性，为国产企业发展提供支撑。
目前，热沉片是金刚石散热的主要应用方式，前沿路线正探索芯片制造阶段的金刚石集成技术。在射频功率放大器和激光二极管领域，金刚石热沉已实现商业化应用；近期，国内企业已研制出可量产的最大8英寸热沉片，即将投入量产。
随着金刚石散热技术产业化推进，国内外企业纷纷布局，形成多元化竞争格局。国内企业凭借产业链优势，在规模化生产、成本控制方面竞争力显著，部分企业已实现技术突破和批量供货，打破国外技术封锁。
4.2 国产化优势与产业前景
中国在培育钻石领域的产能、产业链完整性、成本控制等方面具备绝对优势，75%的培育钻石毛坯、70%以上的半导体级高纯度培育钻石均来自中国。美日等国虽在高端材料部分领域领先，但产能小、成本高，依赖中国供应链，重建完整产业集群需5-10年巨额投入，中国在工业级规模化市场的主导地位短期内难以撼动。
随着AI芯片功耗持续走高，材料级创新将成为AI基础设施新的资本变量。未来，国产金刚石散热企业有望凭借产业链优势，在全球市场占据主导地位，推动我国AI基础设施产业向高效化、低碳化升级，助力我国掌握第四代半导体材料核心话语权。
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