培育金刚石行业深度研究：AI算力散热催生导热新机遇，金刚石双路线迎来产业拐点

培育金刚石行业深度研究：AI算力散热催生导热新机遇，金刚石双路线迎来产业拐点 证券分析师：郗越执业证书编号：S0600522120001联系邮箱：xiy@dwzq.com.cn 证券分析师：吴劲草执业证书编号：S0600520090006联系邮箱：wujc@dwzq.com.cn 摘要 ❑金刚石两大制备工艺形成产业互补：高温高压法（HPHT）以成熟低成本主导工业金刚石市场（2025年金刚石单晶国内产能占全球90%+）；化学气相沉积法（CVD）可制备高纯度大尺寸片状热沉，适配半导体高端散热，行业内头部企业如四方达在新疆沙雅基地扩产CVD产能、黄河旋风披露8英寸多晶突破量产；金刚石产业正经历从“培育钻石”到“先进散热”的价值重估，短期多晶主导商用散热，长期单晶有望切入第三代半导体等高附加值赛道；行业依托低电价区位、晶圆大型化、工艺优化三大路径持续降本。 ❑培育钻石行业周期触底，业绩迎来修复：工业金刚石与培育钻石生产设备相同，2021-2025年培育钻石产能快速扩张，中国产量CAGR约为80%；培育钻石珠宝消费端价格持续走弱，全球零售均价自2022年后（高点约4,500美元/克拉）连续三年回落，2025年已跌至约2,200美元/克拉；供需由偏紧转向宽松，量增价跌持续扩大，行业毛利率中枢从21-22年40%+高位下移至25年20%–30%区间。2026年初上游原材料涨价叠加AI散热需求持续落地，工业金刚石价格上调，行业供需拐点显现。目前企业盈利修复主要依靠传统工业金刚石，散热业务暂未贡献实质营收，未来若算力散热需求放量将打开第二增长曲线。 ❑AI算力打开金刚石散热增量空间：AI芯片功耗与局部热流密度大幅提升，传统铜铝散热存在瓶颈，金刚石热导率为铜5倍、铝8倍，热膨胀系数与硅接近，适配高端芯片散热。金刚石散热沿冷板、盖板、芯片背面、衬底由外向内分层落地，短期金刚石铜/铝复合材料可能率先规模化放量，中长期CVD热沉（多晶先行、单晶跟进）渗透高端算力。2030年全球服务器液冷市场有望达535.1亿美元，我们分中性/乐观/悲观情景测算2030年若金刚石散热方案渗透率提升至10%/16%/5%，对应市场规模约54/86/27亿美元。 ❑国内相关标的布局散热赛道：黄河旋风率先突破国内8英寸CVD多晶热沉量产；力量钻石通过合作切入散热、大额募资扩产金刚石功能材料；四方达自研MPCVD设备打造八百台级产线；中兵红箭依托军工渠道布局单晶散热；惠丰钻石布局包头低电价基地降低CVD能耗；国机精工依托双院所全链条闭环，加速高端金刚石国产替代。 ❑风险提示：散热市场增长不及预期、客户导入进度不及预期、行业竞争加剧、工艺降本进度受限、技术迭代压力。 目录 1、培育金刚石两大制备工艺：HPHT与CVD路线 2、培育钻石基底业绩——量价周期与2026年初回升 3、AI散热打开金刚石散热增量空间 4、相关标的培育钻石散热布局：核心优势分析 5、风险提示 1.培育金刚石两大制备工艺：HPHT与CVD路线 1.1.1高温高压法（HPHT）：工业金刚石的产能基石 ❑培育金刚石是通过人工模拟天然金刚石结晶条件和生长环境采用科学方法合成出来的金刚石晶体，其合成方法主要为高温高压法（HPHT）与化学气相沉积法（CVD）。 ❑高温高压法（HPHT）：模拟地球深部环境（温度约1300-1600℃、压力约5-7GPa），以石墨为碳源，铁/镍/钴合金触媒辅助催化，在六面顶压机腔体内将碳原子结晶为金刚石单晶。 ❑HPHT产品主要包括金刚石微粉和块状单晶毛坯。该路线技术成熟、成本较低，是当前金刚石微粉的主要来源，微粉可进一步制备金刚石铜、金刚石铝等复合材料。 1.1.2化学气相沉积法（CVD）：大尺寸半导体级金刚石的规模化路径 ❑化学气相沉积法（CVD）：在真空腔体内通入含碳气体（甲烷）和氢气，微波/射频能量将气体电离为等离子体，氢原子优先刻蚀非金刚石沉积物，含碳基团逐层沉积到籽晶表面实现金刚石生长。 ❑MPCVD是当前CVD路线中最具产业化潜力的技术，具有纯度高、缺陷少、热导率高、可制备片状金刚石等优势。CVD金刚石更适用于半导体热沉、光学窗口、高功率器件和大克拉培育钻石，是长期高端功能材料发展的重要方向。 1.1.3工艺分工：HPHT主打基础耗材，CVD布局高端功能材料 ❑两种技术并非简单竞争关系，而是形成互补分工。HPHT更适合大批量制备金刚石微粉、工业单晶和培育钻石，是金刚石金属复合材料的上游基础；CVD更适合制备片状金刚石热沉片，长期面向芯片封装、半导体衬底等高端散热场景。 ❑国内企业在HPHT领域已具备全球产能优势，2025年金刚石单晶产能中国占比超90%；CVD散热片领域正处于快速追赶阶段，行业内头部企业如四方达在新疆沙雅基地扩产CVD产能、黄河旋风披露8英寸多晶突破量产。 1.2.1CVD金刚石热沉分为单晶、多晶两条细分路线，单晶性能领先，多晶量产先行 ❑单晶金刚石：热导率上限高，散热性能最优，适配超高功率射频、先进芯片热点散热；日本EDP于25年4月量产直径25mm晶圆，海外龙头Element Six等已成功建立3英寸WSC钻石的可重复工艺。 ❑多晶金刚石：热导率相对较低，生长工艺简单、易于做大尺寸晶圆，单位成本更低；黄河旋风披露8英寸多晶突破量产，产品可适配AI服务器GPU、高速光模块散热，是当下算力赛道核心增量材料，行业同步推进12英寸产线研发。 ❑金刚石产业正经历从“培育钻石”到“先进散热”的价值重估，短期（1-3年）多晶金刚石依靠大尺寸量产能力主导商用散热市场；长期（3-5年）单晶金刚石突破大尺寸瓶颈后，有望切入第三代半导体、高端射频等高附加值赛道，形成行业第二成长空间。 1.2.2CVD散热片的三重降本引擎 ❑能耗与区位优化：CVD是高耗能工艺，60%以上是能源成本，内蒙古包头、新疆哈密工业电价约0.3元/度，显著低于中东部电价，是各公司迁产能的核心驱动。❑扩大晶圆尺寸：多晶晶圆尺寸从4英寸向8-12英寸及以上迭代，单位面积分摊的切割、研磨等后道成本呈量级下降，与碳化硅行业逻辑一致，是中期降本主线。国内已实现8英寸热沉片生产突破（黄河旋风），四方达已覆盖4–12英寸。 ❑工艺优化：CVD生长初期的缺陷与应力控制仍是产业化核心瓶颈，提升良率的关键在于设备与工艺的协同优化：设备端通过915 MHz低频微波等反应腔设计改善大面积等离子体均匀性，工艺端则依赖电场/气体配比及温压场的精细调控以抑制缺陷生成。 ➢晶圆大型化摊薄成本是第三代半导体通用产业规律，参考Wolfspeed碳化硅衬底6英寸升级8英寸的成本变化数据，CVD金刚石晶圆从4英寸向8-12英寸迭代将复刻相似降本曲线。 2.培育钻石基底业绩——量价周期与2026年初回升 2.1培育钻石价格周期复盘：量价背离，产量攀升，价格单边下行 ❑产量逐年攀升，价格却单边下行。2021–2025年，全球及中国培育钻石毛坯产量持续快速扩张，中国产量21-25年CAGR约为80%；但培育钻石珠宝消费端持续走弱，全球每克拉零售均价自2022年后（高点约4,500美元/克拉）连续三年回落，2025年已跌至约2,200美元/克拉，较高点腰斩。产能翻倍式释放叠加海外婚庆需求走弱，供需由偏紧转向宽松，量增价跌持续扩大，行业毛利率中枢从21-22年40%+高位下移至2025年20%–30%区间。 ❑2026年初价格拐点显现，涨价函密集落地。低价倒逼落后产能退出，行业新增压机大幅收缩；2026年供需拐点明确显现，一方面金刚石铜、CVD热沉片AI散热需求持续落地验证，同时上游原材料（石墨、金属触媒）成本上涨，惠丰钻石于2026年2月、4月两度发布工业金刚石产品调价函（单次分别上调5%–15%、8%–12%），中南钻石、黄河旋风等亦先后跟进，工业金刚石价格显著上行，培育钻石毛坯价格止跌企稳。 2.2培育钻石渗透率持续提升，中国主导全球产能供给 ❑培育钻石替代天然钻石，渗透率持续提升。凭借与天然钻相同的理化特性和显著的性价比优势，全球培育钻石在钻石珠宝消费中的份额由2022年的7%提升至2025年的15%，三年翻倍。 ❑供给高度集中于中国，且集聚于河南。中国主导全球产能——2025年培育钻石产量全球市占率约63%，工业金刚石更高达约90%，且主要厂商（黄河旋风、中南钻石、力量钻石、惠丰钻石等）同处河南，共享石墨原料、压机装备与人才配套，形成完整产业集群。 2.3培育钻石毛利率迎来修复，工业金刚石支撑短期业绩 ❑价格下行压缩毛利率，2026Q1已出现边际修复。2021-2022年培育钻石行业处于高景气阶段，价格高位叠加头部厂商产能释放，力量钻石综合毛利率维持在60%以上高位，黄河旋风、中兵红箭亦处于相对较高水平。2022年以来，行业新增产能集中释放，供给由偏紧转向宽松，叠加培育钻石价格持续下行，各公司毛利率中枢明显下移。2026Q1价格端出现反弹后，毛利率已有边际改善迹象，力量钻石和黄河旋风修复更为明显，说明价格回升开始向盈利端传导。 ❑需强调的是，力量钻石、黄河旋风短期业绩修复主要由工业金刚石涨价驱动，而非散热放量；三家当前业绩基本盘仍是传统超硬材料与培育钻石/工业金刚石，金刚石散热业务几乎尚未贡献实质营收。一旦AI算力散热需求通过验证转向平台化放量，有望打开数量级更大的成长空间。 3.AI散热打开金刚石散热增量空间 3.1.1金刚石的核心优势是把热点快速摊平 ❑AI芯片功耗向数千瓦级提升：NVIDIA H100/H200 SXM版本TDP最高约700W，Blackwell B200进一步提升至约1000W；下一代Rubin平台单模块功耗预计进一步提升至约2300W，散热从“降温”变成限制算力释放的第一瓶颈。 ❑液冷仅解决整体排热，芯片局部热点仍存在巨大压力。液冷仅可解决“把热搬走”，无法改变芯片内部的热分布格局。随着2.5D/3D异构集成（如CoWoS、SoIC）及HBM堆叠技术发展，先进封装局部热点热流密度持续提升，部分研究预计可达到1000 W/cm²级别，系统总功耗的攀升叠加单位面积发热强度骤增，亟需近芯片超高导热材料“把热铺开”。 ❑金刚石兼具超高导热与匹配热膨胀系数，适配高端芯片散热。金刚石热导率约2000-2200W/mK，是铜的5倍、铝的8倍，更是碳化硅的4倍、硅的13倍；且其热膨胀系数（CTE）约1.1 ppm/K，与硅（2.6 ppm/K）接近，可显著降低热循环热应力，弥补铜材CTE过高的短板。 3.1.2AI产业链密集催化：海外率先商用落地，国产全链条承接放量 ❑芯片架构迭代将散热推向系统级重构，为超高导热材料打开窗口。据海外硬件媒体Tom’s Hardware报道，NVIDIA下一代AI平台（如Vera Rubin）预计进一步提升单芯片功耗，2000W级加速器将推动高性能散热需求增长。随着大尺寸封装、HBM堆叠及Chiplet架构普及，传统铜基散热方案面临热扩散瓶颈，高导热材料有望在芯片近结区热管理中获得应用。 ❑海外方案商率先实现商用交付，验证金刚石散热工程可行性。Akash Systems于2026年2月向印度主权云NxtGenAI交付全球首批搭载DiamondCooling®的NVIDIA H200服务器，官方披露高温机房GPU算力提升约15%、散热速度约为铜的5倍；26年3月联合神雲科技（MiTAC）完成AMDInstinct MI350X平台适配，实现英伟达+ AMD双平台覆盖。海外先发验证了金刚石直接键合散热从实验室走向数据中心的工程可行性。 ❑中国掌握全产业链，具备承接规模化放量的成本与供给优势。海外方案单台价值量高、产能有限，而2025年中国掌握全球约90%工业金刚石产能与完整HPHT+CVD链条，有望依托成本与供给优势承接本轮"算力升级+国产材料替代"需求。 3.1.3市场空间测算：液冷高增叠加渗透爬坡，打开金刚石散热增量 ❑催化方向明确，但仍处渗透率极早期。截至2026年7月，金刚石