中信建投研報稱 ，隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)更先進(jìn)制程邁進(jìn)
，芯片尺寸縮小而功率激增，“熱點(diǎn) ”問題突出 ，芯片表面溫度過高會導(dǎo)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(dǎo)率可達(dá)2000W/mK ，是銅 、銀的4—5倍
，也是硅
、碳化硅等半導(dǎo)體材料的數(shù)倍至數(shù)十倍，且兼具高帶隙、極高電流承載能力 、優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度與抗輻射性 ，在高功率密度
、高溫高壓等嚴(yán)苛場景中優(yōu)勢顯著
。其應(yīng)用形式包括金剛石襯底、熱沉片及帶微通道的金剛石結(jié)構(gòu)，可適配半導(dǎo)體器件 、服務(wù)器GPU等核心散熱需求。在制備上
，化學(xué)氣相沉積法（CVD）為主流，可生產(chǎn)單晶
、多晶、納米金剛石 ，國內(nèi)外企業(yè)已開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品 。伴隨算力需求提升與第三代半導(dǎo)體發(fā)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(diǎn)：隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)更先進(jìn)制程邁進(jìn)，芯片尺寸縮小而功率激增 ，“熱點(diǎn)
” 問題突出
，芯片表面溫度過高會導(dǎo)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(dǎo)率可達(dá)2000W/mK
，是銅 、銀的 4-5 倍，也是硅、碳化硅等半導(dǎo)體材料的數(shù)倍至數(shù)十倍 ，且兼具高帶隙
、極高電流承載能力、優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度與抗輻射性
，在高功率密度 、高溫高壓等嚴(yán)苛場景中優(yōu)勢顯著 。其應(yīng)用形式包括金剛石襯底
、熱沉片及帶微通道的金剛石結(jié)構(gòu)，可適配半導(dǎo)體器件、服務(wù)器 GPU 等核心散熱需求
。在制備上 ，化學(xué)氣相沉積法（CVD）為主流，可生產(chǎn)單晶 、多晶
、納米金剛石
，國內(nèi)外企業(yè)已開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品。伴隨算力需求提升與第三代半導(dǎo)體發(fā)展，未來金剛石在高端散熱市場空間廣闊 。

　　芯片“熱點(diǎn)”問題亟待解決。隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)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(jìn) ，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(zhàn)
。芯片在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量熱量 ，若散熱不及時芯片溫度將急劇上升
，進(jìn)而影響其性能和可靠性。芯片內(nèi)部熱量無法有效散發(fā)時，局部區(qū)域會形成“熱點(diǎn) ” ，導(dǎo)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(tǒng)金屬散熱材料（如銅
、鋁）雖然導(dǎo)熱性能較好
，但其熱膨脹系數(shù)與高導(dǎo)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(dǎo)率可以達(dá)到2000W/m·K ，是硅（Si） 、碳化硅（SiC）和砷化鎵（GaAs）熱導(dǎo)率的13倍
、4倍和43倍
，比銅和銀的熱導(dǎo)率高出4-5倍 。在熱導(dǎo)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(yīng)用方式：金剛石襯底、熱沉片以及在金剛石結(jié)構(gòu)中引入微通道。

　　金剛石作為半導(dǎo)體襯底材料優(yōu)勢顯著 。1）高熱導(dǎo)率：金剛石在目前已知材料中熱導(dǎo)率最高 ，能在高功率密度設(shè)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(huán)境中穩(wěn)定工作
，特別適用于高溫/高功率電子設(shè)備。3）極高的電流承載能力：金剛石的電流承載能力遠(yuǎn)超傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料，能適應(yīng)高電流應(yīng)用 。4）優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)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(wěn)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(huán)境中。

　　風(fēng)險提示：AI發(fā)展不及預(yù)期；新產(chǎn)品市場開拓風(fēng)險；宏觀經(jīng)濟(jì)波動風(fēng)險；政策與標(biāo)準(zhǔn)變化 。

（文章來源：人民財訊）