国金机械 先进封装视角下的金刚石散热机会

这份研报的核心内容是探讨金刚石材料在AI芯片散热领域的应用潜力。金刚石因其高热导率、低热膨胀系数和低介电常数，被视为未来芯片散热应用的终极解决方案。报告分析了金刚石在不同应用形式中的优势，包括金刚石铜、液冷板配套、芯片外贴片散热及晶圆级热导和散热等，指出其具有广阔的应用前景。

金刚石散热赛道的发展趋势向好。随着芯片功耗的指数级提升，传统散热系统面临挑战，而金刚石的高热导率可有效解决局部热点问题。芯片设计趋向3D堆叠，热源远离表面，散热难度增加，进一步凸显金刚石的应用价值。学术界和头部企业已开展相关技术研究，如斯坦福大学的金刚石三维热支架技术，表明该领域正加速发展。

研报重点分析了金刚石材料的优势、应用潜力及产业化路径。报告对比了金刚石与传统散热材料（如铝、铜、碳化硅）的热导率差异，指出单晶金刚石的理论热导率可达2000 W/mK以上。在应用方案上，报告提出了短期和长期方案：短期方案是在封装过程中将金刚石薄膜键合到芯片结构上，实现晶圆级均热和散热；长期方案是将金刚石直接集成到芯片制造过程中，实现各层热传导和均热。

目前金刚石散热的市场现状处于产业化加速阶段。金刚石成本较高，但金刚石铜的产业化进程正在加速，参与者增多，成本有望下降。单晶和多晶金刚石可用于T1/T2之间或芯片外的散热贴片，应用相对简单。台积电已研发低温金刚石薄膜，未来可能在芯片封装过程中直接沉积金刚石薄膜，显示技术正逐步成熟。

研报提示的风险主要集中在成本和产业化方面。金刚石材料目前成本较高，虽然金刚石铜的产业化进程在加速，但完全替代传统材料仍需时间。此外，金刚石薄膜的制备工艺复杂，大规模量产仍面临技术挑战。此外，芯片设计趋势的变化也可能影响金刚石散热的应用场景，需要持续关注技术迭代和市场接受度。