金刚石散热优势
天然单晶金刚石在室温下的热导率高达2000-2200W/(m·K)，这一数值是铜（约400W/(m·K)）的5倍，更是铝的10倍以上。
这意味着，同样的热量，通过金刚石传递的速度和效率远超现有金属材料，能够显著降低芯片的结温。
除了极高的热导率，金刚石还拥有优异的热扩散系数，这决定了材料内部建立热平衡的速度。
对于处理单元高度集中的AI芯片而言，金刚石能够迅速响应局部热点的温度变化，避免热量在核心区域淤积。
在电气性能方面，金刚石是优良的电绝缘体，同时具有较低且稳定的介电常数。
这一点对于高频运行的AI芯片至关重要，因为它在作为散热介质时不会引入额外的寄生电容，从而保证了芯片高频电信号的完整性。
此外，金刚石硬度极高，耐磨耐腐蚀，热膨胀系数低，虽然与半导体材料有一定差异，但通过工艺配合，能承受严苛的封装工艺和长期工作环境。
Akash Systems的实际案例验证了这一技术的巨大潜力。该公司声称其钻石冷却技术可以将GPU的热点温度降低10到20摄氏度。在特定的GPU-on-diamond测试中，该技术甚至能将温度降低高达60%，从而将能耗降低40%。
这不仅能防止芯片因过热而降频（热节流），还能为数据中心节省数百万美元的冷却成本，商业价值极其显著。
应用现状与空间
由于Rubin ultra等GPU芯片功率超过1800w，现有导热材料无法满足需求，而金刚石热导率在天然物质中最高，使其成为解决高功率芯片散热的理想材料。
金刚石片制作方法主要分MPCVD和热丝法，MPCVD产品以国机精工为代表，尺寸4英寸左右，热丝法产品以沃尔德为代表，尺寸目前为12英寸。
国机精工产品目前送样华为950服务器，同时预期应用于华为手机芯片散热；沃尔德产品送样台积电，配套英伟达rubin与rubin ultra。
沃尔德现阶段产品为在硅基底上生长的厚片（300μm），新一代研发重点转向正反面均带有微流道或微柱结构的特殊设计（700μm），将与晶圆键合，直接接触SOC芯片接触并高效导热。
金刚石散热片的价值量较高，单片价格可达15万人民币，预计GPU散热、光模块散热等领域在2027-2028年间将形成超2000亿元的庞大市场。
金刚石散热 vs 液冷散热
这里金刚石散热与液冷散热并非替代关系，而是内热扩散+外端换热的互补型散热方案。
金刚石散热主要解决芯片内部热点聚集、热传导瓶颈，液冷主要解决系统整体热量最终置换，二者是当前千瓦级AI芯片、超高功率器件的主流高端散热组合。
1、原理差异
金刚石散热：属于固态导热均热方案，聚焦封装级、芯片级内热管理。
其依靠超高声子导热能力，极速拉平芯片局部热点，解决芯片内部热量传不出来、局部过热卡死的核心问题，核心价值是消除热阻、均衡温度，无任何运动部件与介质损耗。
液冷散热：属于流体对流换热方案，聚焦模组级、机柜级外端散热。
其依靠冷却液流动带走冷板累积热量，通过室外冷却塔、换热器完成热量置换，核心价值是大容量热量搬运、持续带走整机余热。
2、单独使用的局限性
金刚石散热仅能快速传导、摊平热量，无法将热量“排出设备”。超高功耗算力设备长期运行下，整机热量会持续堆积，仅靠金刚石无法完成最终热置换，设备整体温度会逐步攀升。
主要针对军工航天、精密射频器件、中小功率高端设备、无管路运维场景、对可靠性和零故障要求极高的设备。
液冷散热无法解决芯片局部高热流密度问题。当下AI芯片多为3D堆叠架构，核心热点热流密度极高，液冷冷板换热速度跟不上芯片产热速度，会出现“整体温度不高，但核心热点爆表”的情况，导致芯片降频、算力受限。
主要针对中、低功耗数据中心、常规服务器集群、追求低成本大规模量产的商用设备。
3、协同方案
当前千瓦级GPU、超算、高端服务器的顶级散热方案为金刚石内热均热 + 双相液冷外置换热，完美互补二者短板。
工作逻辑：芯片核心热点→ 金刚石基板/散热膜极速摊平、导出热量（消除局部热阻） → 均匀传递至液冷冷板 → 双相液冷高效带走整机热量，完成闭环散热。
相比纯液冷方案，整体冷却性能提升10倍以上，冷却液流量需求降低约55倍，大幅简化液冷管路系统、降低泵耗与漏液风险，同时彻底解决芯片热点过热问题，最大化释放芯片算力。
总结：
金刚石散热与液冷并非替代关系，而是点面结合的互补协同。
液冷负责系统级全域换热，金刚石破解局部高热流密度痛点，二者结合的方案有望成为高功率场景的终极散热方案。
