金刚石

提到AI数据中心的散热技术，相信大家都会不约而同想到液冷技术。毕竟，从去年开始，随着英伟达在其GB200/GB300系列中大规模商业化导入，并计划在2026年推出的Vera Rubin系统上实现100%液冷覆盖，该技术已经在所有涉及散热的话题中霸榜，在各类AI主题的大小会议中，但凡涉及散热的话题，液冷都是当仁不让的主角。

工业金刚石行业面临原材料成本上升的压力，导致价格上涨。碳化钨和镍等关键材料的价格上涨直接影响了金刚石单晶核心生产设备的成本。随着金刚石散热技术的发展，其在AI芯片、6G通信等领域展现出巨大潜力，推动行业进入新的发展阶段。多家龙头企业加速布局，涉及原材料、设备制造和终端应用等多个环节，共同推动金刚石散热技术的商业化进程。

莱斯大学科研团队开发了一种可规模化制造的选择性区域金刚石散热层技术，通过“自下而上”的成核工程策略，直接在芯片表面生长图案化金刚石层，将电子器件核心温度降低23摄氏度，为高功率AI芯片、5G/6G硬件提供革命性散热解决方案。这项技术有望解决芯片热管理问题，延长器件寿命并提升运行速度。

德国Fraunhofer IKTS开发了金刚石-SiC复合材料，利用金刚石的高硬度和SiC的优异化学稳定性，特别适合潜海、化工等高暴露轴承与密封件。该材料通过梯度设计，在功能表面形成金刚石层，实现了高硬度和低加工成本。已在SubSeaSlide项目中成功应用，并获得多家企业的认可。

AI/HPC芯片功耗挑战下，第三代/第四代半导体材料（如金刚石、SiC）成为解决热管理的关键。刘胜院士认为，这些材料不仅能替代硅基材料，更重要的是适应后摩尔时代的“算力暴涨+功耗飙升”，实现“热-电-力”协同平衡。具体来说： 1. **金刚石**：具有超高导热性，是解决AI芯片热墙的唯一物理学方案。 - 复合材料：最快落地的“补丁式”方案，适用于高端芯片散热。 - 晶体管级生长：根治式方案，彻底消除界面热阻。 2. **SiC Interposer**：作为“贵族方案”，导热效率高，适合热流密度极高的核心区域。 3. **玻璃基板**：提供互连密度，配合金刚石形成“玻璃时代+金刚石性能倍增”。 4. **多物理场协同设计**：通过混合键合、材料优化和装备升级，实现系统级优化。 综上所述，第三代/第四代半导体材料不仅是材料替代，更是协同适配的系统工程，推动封装技术革新，助力高性能计算发展。