国金证券 国金机械 先进封装视角下的金刚石散热机会

金刚石散热技术具有显著优势，其热导率远超传统材料如铝、铜和碳化硅，单晶金刚石的理论热导率可达2000 W/mK以上。此外，金刚石的低热膨胀系数和低介电常数使其适合作为层间支撑和绝缘材料，特别适用于3D堆叠芯片的散热需求。金刚石能够有效吸收和均匀热量，解决芯片局部热点问题，显著提升散热效率。

金刚石散热在芯片领域具有广阔的应用前景，应用形式多样，包括金刚石铜、液冷板配套、芯片外贴片散热以及晶圆级封装散热等。近期方案是在封装过程中将金刚石薄膜键合到芯片结构上，实现层间散热和均热；远期方案是在芯片制造过程中将金刚石薄膜长在晶圆上，实现晶圆级高热导率。未来可能成为AI芯片散热终极解决方案，并与现有散热方案兼容。

报告重点分析了金刚石散热技术的多种应用方案，包括金刚石薄膜在芯片封装中的应用、晶圆级金刚石薄膜的制备技术、微通道液冷方案中金刚石薄膜作为介质开槽的应用等。此外，报告还探讨了金刚石铜材料、液冷板配套技术以及3D堆叠芯片中的层间散热应用，全面评估了金刚石在不同散热场景下的技术优势和实施路径。

当前芯片散热市场面临的主要挑战包括芯片功耗的指数级提升，如英伟达GPU功耗已从400W增长至2000W，传统散热系统难以应对。芯片热失效形式从整体升温转向局部热点升温，加剧了散热难度。随着芯片集成度不断提高，3D堆叠技术普及，对散热材料的性能要求也日益严苛，现有散热材料难以满足高热流密度场景的需求。

投资金刚石散热领域需关注的技术风险包括金刚石薄膜制备成本较高、良品率有待提升，产业化进程可能受限于技术成熟度和成本控制能力。市场风险方面，金刚石散热技术的应用推广依赖于芯片行业的发展速度和客户接受程度，短期内可能面临替代方案的竞争压力。此外，政策风险也不容忽视，如补贴政策变化可能影响技术商业化进程。