英伟达钻石铜破解AI芯片散热瓶颈，千亿赛道开启国产供应链新机遇

算力巨兽的散热解！英伟达押注钻石铜，瑞为新材抢占千亿赛道！

钻石与铜的完美结合，正撬开AI算力瓶颈的最后一道枷锁。

黄仁勋在2026年国际消费电子展上举起一片闪着金属光泽的材料：“这就是我们下一代Vera Rubin架构GPU的散热解决方案——钻石铜复合材料。”这一举动瞬间引爆半导体圈。

英伟达Blackwell B300的TDP已达1400W，而未来的Rubin架构功耗预计将逼近2000W-5000W。传统铜散热器已不堪重负，满负荷运行10分钟核心温度就触达110℃过热阈值。

在这场与热量的赛跑中，钻石铜复合材料凭借其高达2000W/(m·K)以上的热导率，成为破解“热危机”的关键。

01 技术突破：钻石铜复合散热如何攻克AI芯片的“热危机”

AI芯片功耗的飙升已形成严峻的“功率墙”。英伟达从A100到H100再到B200，芯片功耗从300瓦跃升至1000瓦，而Vera Rubin架构的GPU功耗预计将突破2300W。

传统风冷散热技术在GPU芯片功耗超过700瓦时效率断崖式下滑，而对1000瓦以上的芯片功耗，传统铜散热已难以应对。

钻石铜复合材料的卓越性能源自金刚石独特的晶体结构。金刚石是碳原子以四面体结构键合形成的三维晶体，其热导率高达2000~2200 W/m·K，是纯铜的5倍以上。

钻石铜复合材料完美结合了金刚石的高导热性和铜的优良延展性，热导率可达950W/(m·K)，远高于传统封装材料的约200W/(m·K)的水平。

行业面临的核心技术难题是钻石与铜的“不相容性”。就像水滴落在荷叶上无法浸润，两者结合难度极大。瑞为新材团队通过近3年攻关，成功突破多梯度一体化制造技术，实现了金刚石与铜的牢固结合。

芯片热管理领域正经历从“辅助工程”到“核心要素”的转变。当单颗芯片功耗冲击5000W的物理极限，散热技术已成为定义算力天花板的核心变量。

02 产业格局：中国钻石材料如何卡位全球散热供应链

中国在工业钻石领域已占据全球主导地位。2024年，我国工业钻石的产销量占到全球90%以上，河南柘城年产工业钻石超过2200万克拉。

中科院团队研发的等离子体定向技术，把晶格缺陷率降到0.3ppb级，与天然钻石的区分误差率超过97%。这一技术突破为中国企业在高端钻石散热材料领域赢得了话语权。

钻石铜复合材料的核心优势在于其高导热率与可调的热膨胀系数，能够与半导体材料实现良好匹配，显著降低芯片工作过程的热应力。这一特性使其成为高密度封装的理想散热材料。

英伟达选择与河南超赢钻石科技合作，凸显了中国在钻石供应链上的战略优势。 这一合作标志着中国工业钻石材料正式切入全球AI算力核心供应链。

美国和美国正试图追赶中国在钻石材料领域的领先地位。日本和美国被曝出正在考虑建设合成钻石生产工厂，作为5500亿美元对美投资计划的一部分。

中国在工业级钻石领域已掌握超过37%的全球专利，去年11月对部分工业级钻石启动出口管制，立即引发全球震动。

03 市场规模：液冷散热产业的爆发式增长曲线

液冷散热市场正迎来爆发式增长。据浪潮信息测算，到2025年，液冷数据中心渗透率有望达到20%以上。 而钻石铜复合材料作为液冷系统的关键组成部分，其市场规模增长将更为迅猛。

国海证券研报预测，钻石散热市场规模将从2025年的0.37亿美元暴涨至2030年的152亿美元，渗透率从不足0.1%提升至10%。这一增长曲线凸显了钻石散热技术的巨大市场潜力。

液冷技术替代风冷技术已成为明确趋势。中国三大运营商2023年联合发布的液冷技术白皮书提出，到2025年，50%以上数据中心项目将应用液冷技术。

单机柜功率密度的大幅提升是这一变革的主要驱动力。据赛迪顾问数据，单机柜20kW一般被认为是风冷散热的极限，而2025年新建数据中心的平均单机柜功率将达到25kW，使液冷散热成为必然选择。

成本因素也在向有利于液冷技术的方向发展。曙光数创表示，随着产业不断成熟，当前冷板式液冷的初始投资成本已经接近甚至低于风冷。 考虑后期运维成本，浸没式液冷的总体拥有成本在4.5年左右后与风冷持平。

04 产业链解析：从核心部件到全系统的散热革命

钻石铜散热产业链涵盖上游材料、中游制造和下游应用全环节。上游主要包括冷板、快速连接器、冷却液分配单元等核心部件，技术壁垒高、价值量占比大。

中游的整机柜液冷方案商整合部件，交付“即插即用”系统。下游包括云厂商、运营商、AI企业等数据中心用户，液冷改造与新建需求旺盛。

瑞为新材已推出三代核心产品，精准匹配行业需求。第一代平面载片类产品超薄规格可精准贴合GPU核心，实现“零距离”导热。第二代一体化封装壳体采用芯片热沉+壳体一体化封装技术，与GPU微流道结合。

第三代集成化一体封装壳体，整合散热片、管壳、散热器为一体，省去两次界面热阻与一次焊接，满足Vera Rubin GPU的三维堆叠先进封装需求。

散热效率的提升涉及整个系统的优化。典型的传热路径包括：硅衬底本身、金属互连层、TIM1（通常为铟或石墨材料）、封装盖板、TIM2，以及最终的散热器或冷板。钻石铜材料的应用将优化整个热传导路径。

芯片内部的热管理方案也在不断创新。台积电通过应用背面铜柱工艺，将微流控结构直接集成到芯片背面。英伟达则提出微通道盖技术，将通道蚀刻在封装盖内表面，结合液体冷却。

05 政策驱动：绿色算力目标如何倒逼散热技术升级

“双碳”目标下的政策压力是推动散热技术升级的关键力量。根据政策要求，全国新建大型、超大型数据中心平均PUE应降到1.3以下。 这为液冷技术提供了明确的政策导向。

PUE（电能利用效率）成为数据中心能效的硬指标。传统数据中心PUE达1.8-2.0，一半电费耗于制冷，而液冷可助力PUE逼近1.2。 这一指标要求迫使数据中心运营商加快液冷技术应用。

“东数西算”工程对枢纽节点提出更高要求，PUE需≤1.25。 芜湖液冷智算基地通过全液冷闭环，实现了PUE低至1.08的优异表现，同时绿电使用比例可达80%。

数据中心能耗问题已引起全球关注。2022年全国数据中心耗电量达到2700亿千瓦时，占全社会用电量约3%。 随着AI算力需求增长，这一比例还将持续上升，节能降耗压力巨大。

政策窗口指导也在加强。今年5月，国家将在建和拟建的智算中心、超算中心等算力基础设施都列入窗口指导，控制不在一线城市附近特别是八大枢纽节点附近的智算中心建设。

06 巨头布局：英伟达、台积电的散热技术路线图

英伟达在散热技术上的布局具有行业风向标意义。从Blackwell架构开始，英伟达所有产品都将采用液冷散热技术。 这一决策将带动整个散热市场迎来全面革新。

台积电在散热技术上的路线图聚焦于先进封装环节。台积电专注于发展TIM、硅集成微流控技术以及引入SiC/金刚石衬底，突破材料和先进封装的界限。 CoWoS先进封装技术将散热考虑前置到芯片设计阶段。

两家巨头在散热技术上既有分工又有协同。台积电将冷却视为设计技术协同优化的核心组成部分，推动散热解决方案从系统层面向下移动到芯片和封装层面。

英伟达则强调系统级液体冷却以及共同设计散热和封装架构。

黄仁勋此次访华，与河南超赢钻石科技洽谈，聚焦钻石-铜复合散热、第四代半导体钻石晶圆。 这一合作将为中国钻石材料企业打开高端芯片市场的大门。

业界预计，英伟达将在下一代Vera Rubin架构中全面采用“钻石铜复合散热+45℃温水直液冷”方案。 这一技术组合将大幅提升散热效率，为更高性能的芯片提供可能。

07 投资逻辑：散热赛道如何寻找下一个增长爆点

散热产业的投资逻辑正在经历重构。早期投资主要集中在传统的热管、VC均温板等领域，但随着芯片功耗飙升，液冷技术特别是钻石铜复合材料成为新的投资热点。

投资机会存在于整个产业链。上游核心部件领域，冷板、UQD快速连接器、冷却液分配单元等技术壁垒高、价值量占比大。 中游的系统集成和下游的运营服务也都存在投资机会。

散热技术的替代周期已经明确。风冷技术在单芯片功耗700W以下有效，700W-1000W区间需要冷板式液冷，而当芯片功耗超过1000W时，浸没式液冷和钻石铜复合材料成为必然选择。

投资风险评估需考虑技术路线风险。目前液冷技术主要分为冷板式和浸没式两种路线，冷板式技术更成熟，而浸没式长期潜力更大。 钻石铜复合材料则作为芯片级散热解决方案，与系统级液冷技术形成互补。

产能布局和客户资源是评估企业价值的关键。瑞为新材已建成规模化生产线，预计2026年产能可达千万片以上，能够实现批量稳定供货。 这类具备产业化能力的企业将率先受益于行业爆发。

08 风险提示：散热行业面临的挑战与不确定性

技术路线的不确定性是最大风险。尽管钻石铜复合材料前景广阔，但其与半导体材料的界面热阻问题仍未完全解决。 材料的热膨胀系数匹配也是技术难点，需要持续研发投入。

成本压力不容忽视。钻石铜复合材料目前成本较高，主要应用于高端芯片领域。 虽然中国在降低钻石材料成本上取得进展，但要广泛应用于普通服务器芯片，仍需进一步降本。

技术迭代风险始终存在。台积电和英伟达正在研发更先进的散热解决方案，如直接液体冷却技术，将微流控结构直接集成到芯片背面。 这类技术可能对现有的散热方案形成颠覆。

行业竞争加剧可能影响利润率。曙光数创表示，过去一年，液冷市场处于产业初期阶段，各家厂商以抢占市场份额为目标，尤其是冷板式液冷市场竞争较为激烈，导致公司整体毛利率有所下降。

供应链安全风险需要警惕。中国对部分工业级钻石启动出口管制，虽然体现了国内产业优势，但也可能促使欧美国家加快本土供应链建设。 长期来看，全球供应链格局可能面临重构。

09 独家洞察：散热产业未来五年的变革趋势

散热与芯片设计的关系正在重构。随着单颗芯片功耗冲击5000W，散热技术已从“辅助工程”变为“核心要素”，与晶体管架构、供电网络、光互连技术深度耦合。 未来五年，这一趋势将更加明显。

材料创新将成为散热技术突破的关键。除了钻石铜复合材料，单晶金刚石、金刚石铝、金刚石/SiC复合基板等新材料将不断涌现。 材料体系的创新将推动散热技术向更高效率发展。

芯片级与系统级散热方案的融合将加速。钻石铜复合材料解决芯片级散热问题，而液冷技术解决系统级散热问题，两者需要紧密协同。 未来五年，整体热管理方案将取代单一的散热技术。

智能化技术将在散热领域发挥更大作用。AI算法正成为散热系统的智能调控核心，通过实时预测、仿真优化与动态调控，将散热效率提升至全新维度。 智能散热系统将实现更精准的温度控制。

绿色低碳要求将推动散热技术革新。数据中心能耗占全社会用电量比重持续攀升，政策对PUE要求日益严格。 散热技术的创新将不仅关注性能提升，还将更加注重能效优化。

10 实战建议：投资者如何把握散热赛道投资机会

优先布局具备核心技术和产业化能力的企业。如瑞为新材已突破钻石铜复合材料制造工艺，产品热导率可达550~950W/(m·K)，并实现批量生产。 这类企业将率先受益于行业爆发。

关注在产业链关键环节有定位的企业。散热产业链涵盖材料、部件、系统和运营等多个环节。 投资者应分析各环节的竞争格局和价值分布，选择有持续竞争优势的企业。

把握技术替代的节奏和周期。从风冷到液冷，从传统材料到钻石铜复合材料，技术替代将按照芯片功耗升级的路径展开。 投资者需要判断不同技术路线的成长空间和时间点。

重视客户资源和认证壁垒。散热产品进入主流芯片供应商需要经过严格认证。 已经进入英伟达、英特尔等巨头供应链的企业将享有先发优势，新进入者面临较高壁垒。

关注政策导向带来的市场机会。“东数西算”工程对数据中心PUE有严格要求。 符合政策导向的节能散热技术将获得更大发展空间，投资者应关注政策受益领域。

钻石铜复合散热技术的崛起，映射的不仅是材料科学的进步，更是整个AI算力产业对“热管理”这一核心瓶颈的重新认识。从黄仁勋手中的那片钻石铜，到河南柘城的六面顶压机，再到瑞为新材的生产线，一条全新的供应链正在重构。

散热产业的价值正从幕后走向台前。据国海证券预测，钻石散热市场规模将从2025年的0.37亿美元暴涨至2030年的152亿美元。这种指数级增长背后，是算力密度不断提升的必然需求，也是中国在钻石材料领域90%全球份额的产业优势的体现。

对于投资者而言，这场变革带来的不仅是挑战，更是机遇。那些能够把握技术替代节奏、布局核心环节、洞察产业趋势的投资者，将有望在AI算力基础设施的升级浪潮中，捕获属于自己的价值增长点。