金刚石散热行业研究：开启AI芯片散热新纪元

投资逻辑

什么是金刚石散热？

金刚石因其极高的热导率、低热膨胀系数、优异的电绝缘性和低介电常数，成为解决AI芯片、GaN功率器件等高热流密度场景散热难题的“终极材料”。

金刚石铜、单晶/多晶金刚石适配不同应用需求

• 金刚石铜：兼顾金刚石的高导热率和金属的延展性、可加工性，实现成本、性能平衡，有望最快实现产业化落地。其制备工艺主要分为金刚石/铜界面结合和成型工艺两部分。
• 单晶/多晶金刚石：性能最优，但成本高、大尺寸制备难度大。多晶金刚石通过CVD工艺制备，兼顾性能与成本，具备较强规模化潜力。

金刚石可通过独立热沉、键合、外延生长等方式和半导体器件进行结合使用

• 独立热沉部件：金刚石铜可直接作为热沉使用，加工为翅片结构，通过导热界面材料（TIM）将金刚石直接贴合在器件封装的散热外壳表面。
• 键合：通过键合、外延技术实现和半导体器件的连接，例如金刚石/GaN器件的键合、外延连接方式已有较成熟的研究。
• 外延：通过直接外延生长金刚石，或基于金刚石衬底实现外延片生长，例如金刚石衬底GaN外延片的自支撑制备。

金刚石散热具备成为AI芯片散热终极解决方案潜力，产业化进展加速

• AI算力功耗指数增长，传统散热方案面临物理极限：AI芯片功耗的指数级增长已超越传统散热方案的物理极限，散热成为定义算力天花板的的核心变量。
• 金刚石散热在热导率、热膨胀系数、电学特性等方面均有很强的适配性：金刚石极高的热导率、低热膨胀系数与AI芯片主流半导体材料高度匹配、优异电学特性，使其成为解决AI芯片散热难题的理想材料。
• 产业化进展加速，应用端开始验证切入，供应端积极扩产布局：全球龙头企业积极布局，国内材料端供给体系正逐步完善，应用端验证同步推进。

投资建议与估值

建议关注积极布局金刚石散热领域的企业，例如沃尔德、黄河旋风、国机精工等。

风险提示

大规模商用进展不及预期风险、下游需求不及预期风险。