在科技高速发展的当下,电子设备性能持续提升,散热问题却愈发凸显,成为制约行业进步的关键因素。金刚石,作为AI散热时代硬核技术,被行业广泛关注,为散热困境带来了破局的希望。
据证券日报报道,中石科技8月20日在互动平台回答投资者提问时表示,公司深耕导热散热行业多年,研发能力强劲,在导热材料领域具有技术领先优势。公司拥有金刚石导热复合材料相关研发技术和产品,公司将密切跟踪市场需求变化,推进其在更多应用场景的商业化落地。
据了解,北京中石伟业科技股份有限公司(简称,中石科技)成立于 1997 年 4 月 10 日,注册资本 3.00 亿,是一家主要从事电子设备功能性材料及组件研发、生产与销售的企业,其核心产品包括导热材料、EMI 屏蔽材料、电源滤波器等。目前,其散热产品在消费电子、数据中心、光模块三大赛道进入快车道。
1、AI 浪潮下散热需求激增,金刚石成为科技突破的 “降温利器”
随着 AI、5G 等技术的迅猛发展,电子设备的运算速度和功率密度不断攀升,散热问题成为制约其性能发挥的关键瓶颈。在消费电子领域,ChatGPT 上线 iOS 后,众多用户反馈 iPhone 发热严重,未来更多大模型接入手机端以及边缘计算芯片的应用,将使散热成为影响大模型运行和用户体验的核心问题。在数据中心,数据处理需求的激增让服务器散热压力陡增;光模块领域,高速传输也对散热提出了更高要求。
因此,高效散热技术的研发迫在眉睫。在众多散热材料中,金刚石凭借其卓越的性能脱颖而出,成为了解决散热问题的理想选择。
金刚石被誉为解决散热问题的 “终极” 方案。它的热导率是硅的 13 倍、碳化硅(SiC)的 4 倍、铜或银的 4 - 5 倍,且同时具备超宽禁带半导体特性。其热导率可达 2000W/(m・K),在热导率要求 1000 - 2000W/m・k 之间,金刚石是首选以及唯一可选热沉材料。这种优异的散热性能,使得金刚石在众多领域都具有巨大的应用潜力。
在半导体芯片领域,应用金刚石散热技术能让 GPU、CPU 的计算能力飙升至普通芯片的 3 倍,温度骤降 60%,能耗大幅降低 40%,可为数据中心节省巨额冷却开支。在新能源汽车中,它能将电动汽车充电速度提升 5 倍,热负荷锐减 10 倍,同时让逆变器体积缩小 6 倍。对太空卫星而言,金刚石技术助力数据速率提升 5 - 10 倍,卫星尺寸缩小 50%,并在苛刻的太空环境中保持超强稳定性。此外,无人机借助金刚石技术,充电 1 分钟即可投入工作,其高效吸收高密度激光束的能力彻底解决了续航瓶颈。量子计算、核能处理等前沿领域也因金刚石独特的物理特性而展现出前所未有的潜力。
近年来,金刚石散热技术取得了多项突破性进展。在 CVD 技术方面,海光智能科技能产 4 英寸多晶及 24x24cm 大尺寸单晶金刚石热沉片,最高热导率可达 2300W/m・K;港大与南科大团队制成亚微米级柔性膜,助力可穿戴散热。厦门大学研究团队将多晶金刚石衬底集成到芯片封装中,使芯片最高结温降低 24.1℃,封装热阻降低 28.5%。上海征世科技股份有限公司宣布在单晶金刚石散热片领域取得重大突破,成功研发出尺寸达 30mm×55mm 的单晶金刚石散热片。河南黄河旋风公司宣布成功研发出 CVD 多晶金刚石热沉片,该产品直径为 2 英寸,厚度范围在 0.3 至 1 毫米之间,热导率超过 2000W/m・K,达到了金刚石的理论热导率值。
随着金刚石散热技术的重要性日益凸显,全球市场对金刚石热沉片的需求持续增长。据网络数据显示,2023 年全球金刚石热沉片市场规模达 2.7 亿美元,预计 2025 年将超 4 亿美元。中国作为最大的人造金刚石生产国,在全球金刚石热沉片市场中占据核心地位。
国际上,巨头们也纷纷通过专利布局抢占技术高地。例如,英伟达已联合 Diamond Foundry 测试钻石散热 GPU,性能提升达 3 倍;华为则通过 “硅 - 金刚石混合键合” 专利,试图打通芯片级散热集成技术。日本京瓷、美国 Diamond Foundry 等企业也在积极布局,专利战暗流涌动。同时,在国内,众多企业也积极布局金刚石散热领域产品。赛墨、瑞为、中石科技、北京沃尔德、河北普莱斯曼、黄河旋风等企业均有布局,主攻消费电子和工业散热市场。