金刚石助力芯片突破散热瓶颈AI算力进一步打开应用空间
金刚石助力芯片突破散热瓶颈 AI算力进一步打开应用空间
2026年06月10日 09:15
随着传统散热材料触及物理天花板，金刚石正凭借超高导热率进入行业视野。
近日，美国麻省理工学院研究团队给 氮化镓 芯片嵌入一层超薄单晶金刚石，突破了高功率无线芯片散热瓶颈，并制备出性能创纪录的无线功率放大器，为6G 通信 、 卫星互联网 等高功率 电子 设备提供了新的芯片级热管理方案。
氮化镓 器件在运行过程中大量能量会转化为热量，而局部热点会降低器件可靠性并限制性能发挥。为解决这一问题，研究团队采用实验室培育的单晶金刚石作为散热层，其利用飞秒激光从 氮化镓 晶圆中切割出微型芯粒，并将其嵌入预先加工好的单晶金刚石基底微腔中，再通过仅20微米厚的导热薄膜实现高效热传导。
资料显示， 金刚石具有已知材料中最高的导热率 ，导热能力是 铜 的5倍、硅的10倍。其能够迅速扩散热量，可使氮化镓与硅基电路保持相近温度，从而提高整个三维芯片系统的可靠性。
上述研究团队表示，在采用金刚石作为散热材料的基础上，团队制备出无线系统关键器件，且输出功率、效率和增益均超过已知同类器件。该放大器能够支持信号远距离传播，可应用于高功率雷达、空间 通信 以及工业 无人机 等领域。
近期以来，金刚石散热技术在AI算力领域同样迎来密集催化。如 华西证券 指出， 英伟达 在CES 2026释放明确信号， Vera Rubin架构GPU确认采用“金刚石- 铜 复合热界面+45℃温水直冷”方案 。
国内方面，郑州超算中心已实现金刚石 铜 复合材料的规模化应用，使得芯片模组传热能力提升80%，芯片性能提升10%，温度下降5°C。这是全国首次规模化采用金刚石铜复合材料，标志着金刚石散热材料已走出实验室，进入主流 数据中心 供应商的规模化采购清单。
华西证券 表示，当液冷逐渐成为高功率GPU基础配置，材料将成为下一阶段的效率放大器。过去几年，热管理竞争主要集中在：风冷/液冷；冷板/浸没；架构优化；机柜级高密度设计。近期散热方向体现出新趋势：材料科学正在成为新的竞争维度，液冷解决的是“热量如何带走”，材料增强解决的是“热量如何更快传出”。两者并非替代关系，而是叠加关系。
该机构强调，AI算力功耗提升趋势确定，液冷+金刚石复合散热将成为行业迭代必然方向。随着散热需求提升，风冷方案被逐渐淘汰，常规液冷能力见顶，金刚石散热的需求将呈现高增长、高确定性、高持续性等特征。
中信建投 研报表示，目前金刚石散热材料包括金刚石基复合材料、单晶金刚石、多晶金刚石三大路线，技术路线尚未完全定型，其中金刚石铜复合材料兼顾性能与成本，产业化节奏领先。应用上包含金刚石衬底、金刚石热沉片、金刚石微通道散热形态，金刚石热沉片、金刚石铜复合材料商业化落地最快，国内外厂商已有相关产品。
该机构表示，金刚石正从传统磨料、 培育钻石 延展至 半导体 、大功率器件导热等功能性材料，AI算力增长正持续打开超高导热金刚石材料的增长空间，重点关注产业量产、客户认证进度。
（文章来源：财联社）