金刚石铜目前主要应用于AI算力领域,包括AI算力芯片冷板、芯片封装盖(lid/IHS)和光模块外壳/光引擎基座。冷板可提升热导率,优化散热;lid/IHS扩大散热范围,适配大尺寸芯片;光模块外壳利用其低热膨胀系数和高硬度特性,降低变形量,满足散热需求。此外,在军工、通信、消费电子、太空算力等方向也处于较早期应用阶段。
金刚石铜主流制备工艺包括熔渗法、真空热压法和放电等离子烧结(SPS)。熔渗法先将难熔金属或陶瓷颗粒预烧结成骨架,再灌注铜液/铝液,缺点是金刚石裸露表面,难以精密加工。真空热压法设备成本较低,但效率低于SPS。SPS成型速度快、效率高,但设备成本高。部分头部企业可实现铜对金刚石全包覆,可沿用成熟铜加工产业链进行精密加工。
金刚石铜行业已实现小规模落地,中科曙光C8000已采用带铲齿微通道的金刚石铜散热系统,河南超算中心采用国产无lid芯片金刚石铜封装方案,可降低芯片温度约5℃,提升算力约10%。中科曙光已实现标配,联想也有相关应用。华为昇腾等国产芯片多采用无lid方案,同样应用金刚石铜技术。目前网传英伟达Rubin架构标配金刚石铜的信息不实,尚未大规模落地。70×80mm规格的国产芯片用金刚石铜冷板售价约大几百元,是传统材料价格的5-6倍。
金刚石铜行业竞争格局分为三类玩家:技术派早期玩家如赛默、易盛、瑞维、探针新材等,技术成熟度高,赛默已进入曙光、华为供应链,瑞维占据军工领域70%-80%订单;跨界铜材企业如博威、思锐等,依托原有铜合金业务基础布局;渠道型企业如立讯、蓝思等,具备下游客户渠道优势。核心壁垒在于材料成型工艺,头部企业可解决热循环过程中金刚石与铜接触缝隙变大、导热效率下降的问题,普通企业难以实现长期可靠性。
投资金刚石铜行业需注意原材料成本占比高,达40%以上,且降本空间有限。目前行业处于小规模落地阶段,若下游需求大规模释放(如英伟达采用),产能可能存在缺口,价格存在上涨可能性。此外,工艺壁垒较高,头部企业优势明显,新进入者面临较大挑战。行业竞争加剧可能导致价格竞争,影响盈利能力。目前海外客户方案落地尚未明确,市场拓展存在不确定性。