中信建投研報稱 ，隨著半導體產業更先進制程邁進
，芯片尺寸縮小而功率激增，“熱點 ”問題突出 ，芯片表面溫度過高會導致安全性和可靠性下降
，催生對高效散熱方案的需求 。金剛石是理想散熱材料，熱導率可達2000W/mK ，是銅 、銀的4—5倍
，也是硅
、碳化硅等半導體材料的數倍至數十倍，且兼具高帶隙、極高電流承載能力 、優異機械強度與抗輻射性 ，在高功率密度
、高溫高壓等嚴苛場景中優勢顯著
。其應用形式包括金剛石襯底、熱沉片及帶微通道的金剛石結構，可適配半導體器件 、服務器GPU等核心散熱需求。在制備上
，化學氣相沉積法（CVD）為主流，可生產單晶
、多晶、納米金剛石 ，國內外企業已開發相關產品 。伴隨算力需求提升與第三代半導體發展
，未來金剛石在高端散熱市場空間廣闊
。

　　液冷散熱系列報告二：金剛石材料——高效散熱破局之選

　　核心觀點：隨著半導體產業更先進制程邁進，芯片尺寸縮小而功率激增 ，“熱點
” 問題突出
，芯片表面溫度過高會導致安全性和可靠性下降，催生對高效散熱方案的需求。金剛石是理想散熱材料 ，熱導率可達2000W/mK
，是銅 、銀的 4-5 倍，也是硅、碳化硅等半導體材料的數倍至數十倍 ，且兼具高帶隙
、極高電流承載能力、優異機械強度與抗輻射性
，在高功率密度 、高溫高壓等嚴苛場景中優勢顯著 。其應用形式包括金剛石襯底
、熱沉片及帶微通道的金剛石結構，可適配半導體器件、服務器 GPU 等核心散熱需求
。在制備上 ，化學氣相沉積法（CVD）為主流，可生產單晶 、多晶
、納米金剛石
，國內外企業已開發相關產品。伴隨算力需求提升與第三代半導體發展，未來金剛石在高端散熱市場空間廣闊 。

　　芯片“熱點”問題亟待解決。隨著半導體產業遵循著摩爾定律逐步向2納米、1納米甚至是埃米級別邁進 ，尺寸不斷縮小
，功率不斷增大，帶來了前所未有的熱管理挑戰
。芯片在運行過程中會產生大量熱量 ，若散熱不及時芯片溫度將急劇上升
，進而影響其性能和可靠性。芯片內部熱量無法有效散發時，局部區域會形成“熱點 ” ，導致性能下降 、硬件損壞及成本激增 。

　　金剛石是良好的散熱材料
。傳統金屬散熱材料（如銅
、鋁）雖然導熱性能較好
，但其熱膨脹系數與高導熱、輕量化要求難以兼顧。金剛石作為一種散熱材料，它的熱導率可以達到2000W/m·K ，是硅（Si） 、碳化硅（SiC）和砷化鎵（GaAs）熱導率的13倍
、4倍和43倍
，比銅和銀的熱導率高出4-5倍 。在熱導率要求比較高時，金剛石是唯一可選的熱沉材料
。金剛石作為散熱材料主要有三種應用方式：金剛石襯底、熱沉片以及在金剛石結構中引入微通道。

　　金剛石作為半導體襯底材料優勢顯著 。1）高熱導率：金剛石在目前已知材料中熱導率最高 ，能在高功率密度設備中有效散熱
。2）高帶隙：金剛石的帶隙約為5.5eV，能夠在高溫 、高電壓環境中穩定工作
，特別適用于高溫/高功率電子設備。3）極高的電流承載能力：金剛石的電流承載能力遠超傳統半導體材料，能適應高電流應用 。4）優異的機械強度：金剛石的硬度和抗磨損性使其在苛刻的工作條件下能夠保持穩定性能 ，增加器件的可靠性和壽命
。5）抗輻射性：金剛石的抗輻射性使其適合用于空間、核能等高輻射環境中。

　　風險提示：AI發展不及預期；新產品市場開拓風險；宏觀經濟波動風險；政策與標準變化 。

（文章來源：人民財訊）