国产金刚石散热材料全链条突破落地！芯片 “钻石散热贴” 实现量产
- 来源：
- 2026-06-10
在全球AI算力高速扩张的行业背景下，芯片散热已经成为制约高功率芯片性能释放、算力集群扩容的关键物理瓶颈。依托我国超硬材料数十年技术积淀，从人造金刚石基材培育、金刚石铜复合材料研发，再到配套液冷散热系统落地，国内多单位产学研协同攻关完成全链条国产化突破：国产金刚石基芯片散热材料实现规模化量产，搭配兆瓦级浸没液冷整机柜系统完成商业化落地，在不改动芯片硬件规格的前提下，实测算力系统性能提升约10%，高密度算力场景指标比肩国际主流水准。
一、从卡脖子到自主造：国产大尺寸 CVD 金刚石实现量产落地 金刚石凭借2000~2200W/(m・K) 的超高热导率（约为纯铜5倍、铝10倍），是全球公认的半导体散热终极基材，但长期受限于人工单晶金刚石培育装备壁垒。十余年前，国内CVD化学气相沉积金刚石制备设备全部依赖海外进口，大尺寸金刚石晶圆量产技术被国外垄断。 由中科院宁波材料所江南研究员领衔的功能碳素材料科研团队（联合张文武博士攻关），2013年12月31日深夜依托全自研 MPCVD微波等离子体化学气相沉积设备，成功制备国内首片自主化单晶金刚石，正式打破设备进口依赖，后续该科研成果落地孵化产业化企业宁波晶钻科技股份有限公司。历经十余年装备迭代与工艺打磨，国产人造金刚石晶圆尺寸从早期小尺寸稳步升级至6英寸、8英寸，基材生长、切割、精加工全流程实现自主可控。 2026年2月28日，国内首条8英寸金刚石热沉片生产线于河南长葛正式投产（项目主体河南风优创，黄河旋风旗下企业），标志我国大尺寸金刚石散热材料正式告别小批量试制，迈入规模化量产阶段，生产线可量产6/8英寸金刚石晶圆、0.1~1mm规格热沉片，产品热导率、均匀性等关键参数达行业先进水平。回溯产业源头，1963 年郑州三磨所研制出国内首颗人造金刚石，经过 60余年技术沉淀，我国超硬材料完成从磨料应用迈向高端半导体散热材料的跨越式升级。 二、联合攻坚两大材料痛点：金刚石 - 铜复合散热材料打通芯片键合关卡
金刚石铜复合材料是适配高功率芯片的定制化 “散热贴”，行业两大世界级难题：金刚石与铜异质界面粘接难、复合板材高温翘曲超标，曾长期阻碍材料产业化应用，国内三家主体单位分头攻关，逐一破解技术卡点：
1.南京瑞为新材料优化原料配比与复合工艺，自研新型粘接配方，将金刚石与铜的界面热阻降低80%，解决异质材料难以牢固粘合的行业痛点； 2.国机集团金刚石研发团队聚焦板材形变难题，把2英寸金刚石热沉片翘曲度控制在10微米以内，误差控制远低于1毫米阈值，扫清材料与芯片无缝键合的工艺障碍； 3.哈尔滨工业大学输出底层核心技术，由河南碳真芯材完成工艺落地与规模化生产，国产金刚石铜散热材料彻底摆脱实验室样品属性，具备大批量配套芯片生产条件。 三、材料 + 系统双向适配：全球首台MW级液冷机柜完成新材料规模化商用 金刚石铜复合材料吸热效率优异，但若无配套高效散热系统，热量无法快速导出，极易造成芯片积热降频、硬件损耗。针对该痛点，曙光数创C8000 V3.0兆瓦级相变浸没液冷整机柜实现关键突破，也是全球首个规模化搭载金刚石铜散热材料的液冷整机柜产品（2026年4月8日正式发布）： 机柜采用相变浸没液冷架构，单机柜最大承载功率突破900kW，迈入MW级别，散热上限为传统风冷、常规液冷的3~5倍； 产品首次实现金刚石铜复合材料在算力集群大规模落地应用，系统整体导热效率提升80%；在芯片原有硬件参数不变的前提下，整机实测计算性能提升约10%，在高密度AI智算集群场景中，综合性能达到甚至超越国际主流产品水平。 四、产业价值：补齐国产芯片热管理短板，助力算力基础设施自主化 当前全球超算、AI大模型、高端射频芯片普遍面临高热流散热难题，超半数电子设备故障由芯片高温引发。本次国产金刚石散热全链条量产落地，一方面补齐我国高端芯片散热材料国产化短板，摆脱高端热沉材料进口依赖；另一方面，金刚石铜 + 兆瓦级浸没液冷的成套方案，可广泛应用于AI服务器、大功率激光器、新能源功率器件、军工微波器件等多领域，为我国新一代算力基础设施建设提供国产化热管理解决方案。 业内分析表示，2026年将成为金刚石散热材料在全球算力行业规模化落地的关键元年，国产自主产业链的成熟，将持续推动全球芯片散热技术迭代升级。
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