随着海外AI芯片（如英伟达B200、B300、B2400，直至28年“飞轮”代际）功耗持续飙升，单芯片功耗预计将突破4400瓦。传统的铜水冷板散热模式已面临瓶颈。目前海外主要探索三条液冷迭代路径：
微通道冷板与芯片共封装：缩小流道并将微通道冷板与芯片直接交给Fab厂封装（目前Rubey代际仍为过渡版本，终极方案进度较慢）。
材料升级（金刚石散热）：在导热层或冷板中加入金刚石材料，替代传统TIM（热界面材料）。
冷却液升级：在现有水/乙二醇冷却液中加入氟化液，向液气两相流转变。
二、 为什么选择金刚石？
当芯片制程逼近物理极限，行业转向2.5D/3D异构集成延续性能增长。TSMC的CoWoS平台将逻辑芯片与HBM通过硅中介层高密度互连，NVIDIA的AI加速器、AMD的MI系列芯片均依赖此类封装。然而多芯片垂直堆叠使功率密度直接翻倍。台积电2025年iTherM大会披露：CoWoS-R平台SoC芯片功率密度已达2.5W/mm²（即250W/cm²），单封装散热需求超3kW。传统风冷上限仅数十W/cm²，间接液冷可至数百W/cm²，但多层界面热阻使效率损失超30%。功率密度突破1.5W/mm²时液冷也会遭遇"热饱和"——无论怎样提升冷却液流量，散热效果不再改善。
单晶金刚石热导率2200-2400W/m·K，是铜的5倍以上、硅的13倍。多晶CVD金刚石根据晶粒尺寸和纯度可达500-2000W/m·K。除热导率外，金刚石在封装场景中另有两个关键特性：低热膨胀系数（约1.0×10⁻⁶/K），与硅较为接近，温度变化时界面热应力小，可降低变形和开裂风险；电绝缘性（带隙5.47eV，体积电阻率10¹²Ω·cm），导热同时可电气隔离，这是铜等金属导热材料不具备的优势。此外，金刚石介电常数约5.7有利于高频信号传输，化学稳定性好，空气中可耐受600°C以上高温。
三、 金刚石散热的主要技术方案：“复合材料”和“纯金刚石”
金刚石复合材料（性价比高，推进快）金刚石加铜：在铜冷板中掺杂金刚石粉末，热导率可达纯铜的两倍以上。国内大厂的超节点有望在2027年底采用此方案。
金刚石加碳化硅：海外进展较快，Coherent（相干公司）已发布该方案并向海外核心厂送样，国内部分公司也在跟进。纯金刚石制备（性能极致，成本较高）
MPCVD法：使用微波和等离子体分解甲烷沉积，纯度更高。目前国内可做到4-6英寸单片，单片价格约2-3万元。主要用作TIM材料（取代T1或T2层，目前看取代T1概率更大）。
热丝法：可制备12英寸金刚石薄膜，价格相对略低（约2万多元）。终极方案是在芯片带上面直接沉积金刚石薄膜作为导热层或直接刻制流道作为冷板，缩短与芯片的距离。四、 商业化瓶颈与产能现状
生长速率与产能限制：单晶金刚石生长速率有上限，导致单设备产能存在瓶颈。国内如四方达（从年2.5万片扩至15万片）、黄河旋风（计划3年增投300台MPCVD设备）等公司目前产能均不足，处于重金投入扩产期。
价格过高：纯金刚石方案目前散热成本比纯铜高出十倍以上，需待产能释放后价格下降才能大规模商用。五、市场空间与拓展应用场景
市场空间预测：按海外晶圆数量及先进制程占比框算，批量使用后，金刚石散热市场空间至少在400-500亿元以上。
2026年：全球规模12-13亿美元，国内约88亿元，处于送样与小规模交付阶段。
2028年：全球规模90亿美元，国内约620亿元，金刚石铜复合基板大规模量产。
2030年：全球规模155亿美元，国内突破1080亿元。
应用场景：光模块：3.2T级别光模块因功率增大，可能需要使用小型金刚石散热片，初期单价约几元至十几元，将随光模块放量而增长。
AI PC/笔记本：AI笔记本电脑的散热也有望引入金刚石材料。
金刚石概念股：
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