机械设备深度报告：钻石散热专题-高效散热材料，商业化进程持续推进

l投资要点 高功率电子器件热管理问题愈发严峻，散热会明显影响电子器件性能、寿命、安全性。近年来，随着电子器件遵循着摩尔定律逐步向集成化、高热流密度和微小型化的快速发展，其热管理问题正变得越来越严峻。以芯片为例，有效清除集成电路芯片产生的热量对保证系统的持续、稳定和平稳运行越来越重要，如果散热跟不上，不仅会影响性能，还可能缩短寿命甚至引发安全隐患。研究发现，电子元器件的可靠性对温度十分敏感，当电子元器件的工作温度达到70~80℃后，温度每上升1℃，其可靠性就会降低5%。超过55%的电子设备失效的主要原因是温度过高。 金刚石热导率远高于其他材料，且具有优异的热扩散系数、良好的绝缘性与低介电常数。天然单晶金刚石在室温下的热导率高达2000-2200W/(m*K)，是铜(约400W/(m*K))的5倍，铝的10倍以上。这意味着热量能以极高的效率通过金刚石材料传递出去，显著降低芯片结温。同时，金刚石拥有极高的热扩散系数，使其能够迅速响应芯片局部热点的温度变化，避免热量淤积，这对于处理单元高度集中的AI芯片尤为重要。此外，金刚石是优良的电绝缘体，同时具有较低且稳定的介电常数。这使其在作为散热介质的同时，不会引入额外的寄生电容，对芯片高频电信号的完整性影响极小，契合AI芯片高频率运行的需求。 热沉片是当前金刚石散热重要应用方式。金刚石当前重要应用方式是作为“热沉”紧密贴合在产热核心之上，扮演高效的“热量搬运工”角色，其连接工艺包括直接连接、间接连接，其主要应用形式包括:衬底型热沉、帽盖型热沉。芯片内嵌与晶圆级集成更前沿的技术路线包括:在芯片制造阶段，将金刚石微通道或金刚石层通过晶圆键合技术，与硅芯片集成；或者在宽禁带半导体芯片上，外延生长金刚石层。在射频功率放大器和激光二极管领域，金刚石热沉已实现商业化应用，验证了其可靠性。 多种材料/制备方式齐头并进，技术尚未完全定型。目前金刚石热管理领域主要以单晶金刚石、金刚石铜及金刚石铝、金刚石/SiC基板、金刚石微粉等体系为主，各自对应不同的应用场景和性能需求。以单晶金刚石为例，其导热率远高于其他材料，在高端电子器件散热中有着广阔的应用潜力，但要大规模应用仍有价格昂贵、接触界面传热效率等痛点，仍需在成本、加工和界面工程上不断突破。 AI芯片领域，钻石散热潜在市场空间广阔。假设2030年全球AI芯片市场规模为3万亿人民币；AI芯片中钻石散热方案渗透率分别为5%、10%、20%、50%；钻石散热价值量占比分别为5%、8%、10%，进行弹性测算，钻石散热市场空间的区间为75亿至1500亿。 相关上市公司：国机精工、沃尔德、四方达、力量钻石、惠丰钻石。 l风险提示： 钻石散热产业进展不及预期。