◎记者 李兴彩

近日，美国麻省理工学院研究团队给氮化镓芯片嵌入一层超薄单晶金刚石，突破了高功率无线芯片散热瓶颈，并制备出性能创纪录的无线功率放大器，此事引起广泛关注。

记者注意到，随着AI算力快速发展，人工智能数据中心（AIDC）和AI算力芯片的散热成为产业发展新瓶颈，金刚石（及金刚石复合材料）、碳化硅（SiC）等新材料以及由此制备的新器件成为产业“刚需”和资本市场关注焦点，力量钻石、晶盛机电等多家A股上市公司积极加码布局。

AI算力爆发引发“热危机”

随着AI大模型训练、推理对算力需求持续提升，散热成为芯片设计、智算中心等领域高频提及的关键词。

“芯片功耗与热流密度指数级增长、机柜功率密度大幅跃升、数据中心PUE（电能利用效率）管控标准持续收紧，都导致传统的散热方案开始失效。”对此，有半导体业内人士表示，AI算力爆发正在引发“热危机”，带动散热材料技术革命。

在芯片端，更高的算力密度、更复杂的封装，正在导致单芯片功率激增。以英伟达GPU为例，英伟达H100 GPU的功耗约700W，Blackwell架构B300预计接近1400W，最新的Rubin架构芯片功耗预计突破1500W。对比传统数据中心CPU不到300W的功耗，AI芯片发热强度提升数倍，传统风冷方案已经“无能为力”。

有数据显示，芯片结温持续走高，会触发硬件自动降频，算力大幅损失，还会出现芯片失效等故障，从而大幅缩短AI服务器使用寿命。

在AIDC端，AI服务器单机柜功率因算力密度升级，已普遍突破120kW，大幅超过传统风冷散热的有效功率密度上限20—50kW/柜，给AIDC带来局部过热风险。与此同时，政策对数据中心PUE的要求不断提升，也迫使业界不断寻求更优的散热方案。

此外，先进封装和第三代半导体用量提升，也放大了芯片散热的痛点。在Chiplet、2.5D/3D先进封装结构下，多层芯片垂直堆叠导致层间积热、热串扰问题严重，传统平面散热结构无法穿透多层芯片导出内部热量。碳化硅、氮化镓等第三代半导体材料广泛应用于功率器件，高压高频下单位面积发热量远超硅基芯片，对散热基板、导热材料提出新需求。

金刚石、碳化硅助力破解散热困局

过去几年，AI算力的热管理主要集中在AIDC端，催生出风冷、液冷、浸没式等整机散热方案。随着芯片向更高功率密度迭代，业界开始从芯片底层材料端寻求散热的更优解。

“AIDC端解决的是‘如何把整机热量带走’，现在芯片端要解决的是‘如何把芯片内部热量更快传导出去’。”上述半导体业内人士表示，从这个维度看，具有超高热导率的金刚石、碳化硅等材料，有望成为半导体行业青睐的新型导热材料。

在近日的2026第十届集微大会主峰会上，中国科学院院士徐红星表示，金刚石凭借极致的散热优势，有望破解AI算力的散热难题，同时在光学级和芯片级等新兴领域实现突破性应用，解锁产业发展新可能。

金刚石热导率约是铜的5倍、铝的10倍。中国银河证券认为，随着全球半导体产业进入2nm制程竞争阶段，芯片功率密度与发热强度同步攀升，CVD多晶金刚石凭借优越导热性能，是AI高算力时代的绝佳散热方案。

目前，金刚石作为散热衬底、热沉片，已经进入商业化落地阶段，多家公司披露实现批量供货。不过，金刚石功率器件目前仍处于实验研发阶段，尚未实现规模化量产。

依托高压耐受、高频低损、高导热等多重特性，碳化硅在AI时代迎来“功率器件+散热”双重增长机遇。

在数据中心端，碳化硅功率器件在AI服务器供电系统（服务器电源PSU、固态变压器SST）迎来大规模新应用场景。机构预测，2025年数据中心PSU市场规模或达75亿美元，预计到2030年将增长至141亿美元，年复合增长率约为15.5%。其中，基于碳化硅、氮化镓的高功率PSU占比将从2025年的10%提升至约24%，市场规模约为33.84亿美元。

在AI算力芯片封装和散热领域，产业研究机构InSemi Research高级分析师洪源认为，碳化硅作为散热材料（比如散热基板）在AI芯片的应用具有技术路径更短、需求更刚性、替代难度更低等特性，预计2028年起进入规模量产阶段。碳化硅作为中介层，在导热性、热膨胀系数匹配上优势突出，但当前行业还面临加工难度大、制造成本高等核心瓶颈。

上市公司抢抓“热机遇”

瞄准散热材料产业爆发机遇，多家A股上市公司从上游材料、中游器件制造、下游应用等多个环节积极加码布局，力量钻石就是其中之一。

6月10日晚间，力量钻石披露变更部分募集资金投资项目的公告，公司拟将募投项目“商丘力量钻石科技中心及培育钻石智能工厂建设项目”尚未使用的募集资金10.28亿元，全部投入新项目“金刚石功能材料生产研发建设项目”。

对于变更募投项目，力量钻石表示：金刚石散热材料属于前沿科技领域，符合系统布局原创性、颠覆性技术攻关政策支持范畴；公司致力于超前布局未来前沿科技和技术攻关，引领产业科技发展浪潮，依托自身在HPHT（高温高压法）、CVD（化学气相沉积法）金刚石领域的技术储备及区位产业配套优势，新募投项目有利于优化公司产业链结构，提高公司产品竞争力。

记者梳理发现，除了力量钻石，黄河旋风、四方达、中兵红箭、国机精工、沃尔德等上市公司，也在布局金刚石产业链。

在碳化硅赛道，中国公司已经构建了完整的产业链，导电型碳化硅衬底片出货规模居全球首位，并突破了8英寸衬底片的稳定量产技术，进入到12英寸衬底片研发阶段。其中，根据日本富士经济2026年3月产业调研数据，2025年天岳先进在8英寸导电型衬底片的全球市占率达到51.3%，位居全球第一。

受AI算力需求拉动，今年以来英飞凌、意法半导体已对碳化硅衬底片完成两轮涨价，国内厂商同步上调产品售价，产业链公司持续加码产能。

最新的案例是，6月4日，晶盛机电披露，公司拟将“12英寸集成电路大硅片设备测试实验线项目”募集资金投资总额调整为1.78亿元，并将该项目剩余募集资金及已终止项目“年产80台套半导体材料抛光及减薄设备生产制造项目”剩余募集资金合计8.61亿元（含利息及理财收益），投资于新项目“半导体装备精密零部件智能化生产项目”和“高端半导体设备碳化硅零部件产业化项目”。