铜散热被淘汰！英伟达下一代GPU用金刚石散热，5倍导热率

时间：2026-07-04 15:45 | 作者：智能式散热

分享时，我们都在想，2026年的夏天，哪些行业最值得期待？答案可能很统一：AI算力散热、光芯片、新能源、半导体……而在半导体散热行业，你可能会注意到一个变化：铜已经不够用了。

最近，英伟达下一代GPU（代号“Rubin”）采用了一种从未出现过的散热技术——金刚石衬底。这意味着，长达数十年的“铜散热时代”正在迎来终极形态。

接下来，我们就来聊聊这块“石头”，以及它正在如何重塑AI算力与光模块的散热版图。

为什么“铜散热”不再够用？一切散热的起点，都是热量。AI芯片运行时会产生大量热量，而热量又直接决定芯片的性能稳定性。

过去，散热材料主要采用铜、铝等金属，其中铜因导热性能优异而被广泛采用。但随着芯片性能不断提升，功耗也随之飙升——最新一代AI芯片功耗已突破1000瓦大关，业内预计下一代Rubin单芯片功耗可能冲高至2000瓦以上。

铜的导热能力已难以支撑超高功率算力硬件的散热需求，基板、单向液冷等传统方案也都已经触顶。此时，金刚石因其极高的导热能力成为新的选择。

与铜相比，金刚石的导热率是铜的5倍，在芯片上覆盖一层极薄的金刚石热沉，可以非常高效地把芯片热点的热量带走，提升芯片的性能和稳定性。除了导热优势，金刚石还具备三个关键特性：

· 低热膨胀系数：与硅的热膨胀系数非常接近，能极大减少芯片与散热材料之间的热应力，避免高温循环导致器件开裂、性能衰减。

· 电绝缘性：在导热的同时起到隔离作用，不会造成芯片漏电短路，也不会干扰高频电信号传输。

· 耐高温、耐腐蚀、抗辐射：在极端工况下保持长期稳定运行。

这些特性让金刚石成为散热材料的终极选项。但事情没这么简单，看似优势拉满的金刚石散热，落地路径也并非只有一条。

金刚石散热，当前有哪些技术路线？目前，金刚石散热材料主要有三条技术路线：金刚石复合材料、纯多晶金刚石、单晶金刚石。

金刚石复合材料是目前商业化程度最高的路线，在复合材料中加入高导热金刚石粉体，可以提升整体导热能力。相比纯金刚石材料，其制备加工更容易、成本更可控、量产更具性价比，因此在消费电子、数据中心等场景率先得到应用。

纯多晶和单晶金刚石热沉片则是更极致的芯片级散热方案，通常采用键合工艺将热沉片直接贴合在芯片顶部，利用金刚石的超高导热能力快速扩散芯片热点热量。

单晶金刚石甚至有望直接作为硅、氮化镓等芯片的原生基底，是最具颠覆性的路线，但目前工艺尚不成熟、成本也较高，仍处于实验室阶段。

可你或许想不到，这类此前还停留在实验室阶段的前沿散热方案，居然已经悄悄落地到了不少量产产品里。

哪些产品已经用上了金刚石散热？2025年，金刚石散热材料迎来首次大规模商业化落地。年初，联想在CES发布Yoga 7 AI版本，成为全球首个规模化搭载金刚石铜散热的消费电子产品，并于同年3月开始销售。

2025年二季度，曙光数创发布全球首个兆瓦级相变浸没液冷整机柜，单机功率突破900千瓦，首次规模化应用金刚石铜导热材料，导热率提升80%。

同年二季度，中金丰火宣布金刚石铜热管理方案已在智芯微电子的AI服务器中批量部署，这是国产金刚石散热材料首次规模化进入高功率GPU散热场景。

在光模块领域，金刚石散热也开始崭露头角。目前主要有背面散热和封装层间散热两种工艺：

· 背面散热是当前的主流方案，通过焊接或键合将金刚石片贴合在芯片背面作为热量传导桥梁，具体可分为晶圆级键合（wafer-to-wafer）、芯片级键合（chip-to-chip）和Chip-to-Wafer键合等多种实现形式。

· 封装层间散热则是将金刚石散热层做在封装中间层，通过极薄的金刚石膜来散热。

光芯片的结温直接影响寿命和带宽，行业公开数据显示，光芯片结温每升高10度，可靠性下降50%，调制带宽衰减15%。当局部热点热流密度达到1000瓦每平方厘米以上，传统风冷、液冷板方案都难以满足需求，必须采用金刚石散热。

热度持续攀升的金刚石散热赛道，接下来的产业化节奏还藏着不少超出预期的信号。

2026年，金刚石散热迎来产业化元年从行业趋势看，2026年金刚石散热材料的应用量级将进一步提升：

· 金刚石铜在算力芯片和光模块领域仍以小批量测试为主；

· 2026年可能出现批量订单，成为纯金刚石在算力和光模块领域规模化应用的元年。

更值得关注的是，这条此前被海外技术垄断的赛道，国内玩家已经悄悄完成了全链条的卡位。

从材料到设备，国产产业链全面突破在这场技术变革中，国产产业链也在快速崛起。在制备设备方面，沃尔德自主研发的大腔室热丝CVD设备，实现了4-12英寸金刚石晶圆高平整度、高良率稳定生长，已与多家台企晶圆代工厂、先进封装企业开展技术对接或送样验证。

在热沉片量产方面，黄河旋风依托MPCVD技术布局多年，2023年启动MPCVD多晶金刚石热沉片项目，2024年实现2-8英寸金刚石晶圆研发突破，2026年一季度国内首条8英寸晶圆生产线投产，并规划三年内配置300台MPCVD设备、年产15万片大尺寸金刚石热沉片。

在衬底材料方面，九州一轨与通用半导体合资设立通创九州（持股40%），专注于第四代半导体金刚石材料的研发、制造、加工。

这场关于“石头”的升浪，才刚刚开始。你认为金刚石散热会成为光模块行业的下一个核心技术吗？它对你的业务会产生哪些影响？欢迎在评论区聊聊，我们一起探讨！