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聊一聊金刚石散热

更新时间 2026-09-16来源 傅里叶的猫正文 1195字阅读约 4分钟1 张图片

最近,金刚石散热又开始慢慢进入市场的焦点了,好几个星友都在私信问关于金刚石散热的问题。这篇文章再简单聊一聊这个话题,参考的资料都在星球。

我们都知道,AI芯片功耗持续上升,散热压力正向芯片内部集中。液冷能够把热量带出服务器,但前提是芯片产生的热量能够及时传递到冷板。随着局部热流密度提高,芯片与冷却系统之间的导热效率,正在成为影响算力释放的重要因素。

金刚石因此进入高性能芯片的散热方案。其热导率约为800—2200W/(m·K),明显高于铜的约400W/(m·K),同时具有较低的热膨胀系数。将其用于芯片附近的导热结构,有助于更快地扩散局部热量,再由液冷系统带走。

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目前主要有三类应用:金刚石铜复合材料用于盖板、冷板等部件;纯金刚石片用于更靠近芯片的位置;金刚石微粉作为填料加入导热界面材料。不同方案承担的功能和工艺要求不同,产业化也会分阶段推进。

金刚石铜率先落地,但规模化仍受加工良率约束。它兼顾导热性能与成本,能够适配现有散热结构,已经出现超算集群和消费电子应用案例。不过,材料做出来之后,还要经过切割、研磨和成型,才能成为可用的散热部件。

难点来自铜与金刚石截然不同的硬度。软铜包裹硬质金刚石,使传统加工方式面临较高损耗。根据一些产业调研纪要,部分盖板产品的加工成本约占总成本的40%,复杂结构件可达50%,部分加工场景的成品率仍不超过50%。这意味着,降低成本很大程度上要靠加工工艺改善,而原料降价能够带来的帮助相对有限。

纯金刚石片进一步靠近芯片,键合的重要性随之上升。高热导率只是材料自身的指标,实际散热效果还取决于热量能否顺利跨越材料之间的接触界面。如果连接不充分、界面热阻过高,金刚石的导热优势就难以充分发挥。

连接还必须经受长期冷热循环。金刚石、硅和金属的热膨胀程度不同,温度反复变化会产生应力,影响结合牢固度与结构平整度。金刚石铜中的颗粒镀层需要兼顾导热与结合力,纯金刚石片则需要解决表面处理、贴合与封装可靠性。这些要求最终都指向同一个问题:能否在批量生产中持续保持一致的性能。

因此,材料厂的生长能力只是产业链的一环。精密加工、金属化处理,以及与散热模组厂、封测厂的协同验证,同样决定产品能否进入客户供应链。

大尺寸有价值,但近期也应关注小片方案。大面积金刚石既要满足厚度和导热要求,又要控制翘曲、开裂和键合应力,制造难度显著增加。展示大尺寸样品,与稳定交付合格产品之间,仍有较长距离。

一种更务实的路径,是把小尺寸单晶金刚石加工成小片,放在芯片热流密度最高的区域。这能降低对整片大尺寸材料的依赖,也有助于缓解大面积键合的应力问题。相关方案已进入测试,但最终能否采用,仍取决于封装可靠性、散热收益与综合成本。

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