孟鵬飛

       中央經濟工作會議確定，以科技創新引領新質生產力發展，建設現代化產業體系。開展“人工智能+”行動，培育未來產業。

       作為下一代散熱技術，鉆石散熱在AI時代具備劃時代意義和產業化潛力。

       鉆石散熱打開AI潛力

       散熱革命已成為AI、HPC時代的最大挑戰。電流通過導體時會生成焦耳熱，芯片在運行過程中不可避免地產生大量熱量，若無法及時散發，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。

       發展新一代散熱材料，減少散熱風險、解決全生命周期散熱成本，成為未來關鍵突破點。現有的散熱材料、導熱界面材料(TIM)、熱管和均熱板等具有一定的導熱性能，但其熱導率仍難以滿足高功率器件的需求。發展新散熱材料迫在眉睫，讓芯片運行效率更快而沒有過熱的風險，并減少全生命周期的散熱成本，已成為解決高算力設備散熱問題的關鍵。

       金剛石作為一種超寬禁帶半導體，基于優異的導熱性、載流子遷移率、擊穿電場強度等關鍵特性，被視為半導體材料“六邊形戰士”及“終極半導體”。

       隨著芯片集成度的提高和封裝空間的緊縮，金剛石基板憑借其卓越的導熱性能、高硬度和強度，能夠在有限空間內為芯片提供支撐和保護，同時通過其低熱膨脹系數，確保高密度組裝環境下芯片之間的連接穩定性不受溫度波動影響。

       國內培育鉆石產業鏈優勢顯著

       鉆石散熱方案在高效能電子產品應用潛力廣闊，未來每臺電腦、汽車和手機都有望裝上鉆石。

       在半導體領域，“鉆石冷卻技術”可讓GPU、CPU計算能力提升3倍，溫度降低60%，能耗降低40%，為數據中心節省數百萬美元的冷卻成本；在新能源汽車領域，超薄鉆石納米膜助力電動汽車充電速度提升5倍，熱負荷降低10倍；在人形機器人領域，鉆石散熱提供了最高效的熱管理方案，大幅提升續航里程和壽命。

       “鉆石散熱”產業鏈正開啟“從0到1”的臨界點，全球各項應用加速落地。美國Akash Systems公司獲得美國芯片法案支持，體現了對鉆石散熱前景的充分認可；華為接連公布鉆石散熱專利，堅定入局，未來有望在高性能計算、5G通信、人工智能等領域廣泛應用；廈門化合積電已具備較為完整的金剛石半導體材料解決方案，并實現規模化生產。

       根據測算，鉆石散熱市場規模有望由2025年0.5億美元(滲透率不足0.1%)，增長至2030年的152億美元(滲透率約10%)，復合增速214%，市場前景可觀。

       我國人造鉆石產業鏈具備絕對成本優勢，人造金剛石產量占全球總產量的90%以上。國內培育鉆石企業正積極布局鉆石散熱技術，并在半導體襯底、熱沉等方面取得了突破。

       目前，產業化正處于“從0到1”階段，開發進度毫不遜于海外。在全球高算力時代，我國有望站在科技制高點。