随着 AIGC 推动全球算力基建高速增长，数据中心算力密度持续提升，散热需求加速升级，冷水机组与压缩机作为一次侧核心设备，直接影响数据中心PUE与整体运营成本TOC，行业需求持续释放。
中信建投通信&人工智能研究团队推出【液冷散热系列报告】，持续更新研究成果：
随着高密度芯片和封装技术发展，电子元器件热功耗持续攀升，英伟达GPU热功耗从H100的700W升至B200的1200W，手机芯片热流密度突破15W/cm²，散热需求急剧提升。我国热界面材料（TIM）市场规模从2018年的9.75亿元增长至2023年的18.75亿元，年复合增长率达13.97%，增速显著。芯片散热中，TIM1与TIM2构成“双导热引擎”，TIM1直接接触芯片，需低热阻、高导热性，以石墨烯、氮化硼等为填料，导热系数较高；TIM2适配均热板与散热器，兼顾散热效率与成本，导热系数通常为5-10W/m・K，二者通过填充空隙降低接触热阻，保障芯片稳定运行。此外，TIM在消费电子和新能源汽车领域应用广泛，分别占比46.7%和38.5%，随着下游需求升级，行业前景广阔。
电子元器件散热需求提升，TIM为散热核心部件
随着高密度芯片和封装技术的不断发展，电子元器件的散热问题日益突出，热界面材料（TIM）作为核心散热产品，市场迎来快速增长。TIM广泛应用于计算机、消费类设备、电信基础设施、汽车等多个领域，主要用于填补散热器件与发热器件之间的微小空隙，降低接触热阻，提升散热效率。
TIM应用场景广泛，芯片散热需求引领产品迭代
在芯片散热中，TIM1和TIM2发挥着“双导热引擎”作用。英伟达GPU热功耗从H100的700W升至B200的1200W，手机芯片热流密度突破15W/cm²，散热需求急剧提升。在消费电子领域，随着智能手机、平板电脑等设备性能和功耗的增加，散热方案不断升级。从传统的导热界面材料加石墨膜，发展到热管、均温板等组合方案，高导热材料的渗透率逐步提升。同时，VR/AR设备、固态硬盘、智能音箱、无线充电器等电子产品也对散热提出了更高的要求，热界面材料针对细分场景提供精准散热方案。
新材料助力TIM散热能力突破，国产化率有望不断提升
未来，随着新材料的不断研发，如具有优越性能的金刚石材料和高导热的石墨烯等纳米材料，热界面材料的散热能力将得到进一步突破。目前，全球热界面材料市场仍以海外企业为主导，但国内企业在上游材料国产化率提升和研发壁垒突破的推动下，市场份额有望逐步提高。同时，随着消费电子、汽车电子等下游市场的持续扩大，热界面材料行业将迎来更广阔的发展空间。
风险提示：产品创新风险，行业竞争加剧的风险，原材料价格波动风险，宏观经济变化风险。
对外发布时间：2025年9月4日
报告发布机构：中信建投证券股份有限公司
本报告分析师：
于芳博 SAC 编号:S1440522030001
SFC 编号:BVA286
庞佳军 SAC 编号:S1440524110001
孟龙飞 SAC 编号:S1440525070005
随着半导体产业更先进制程迈进，芯片尺寸缩小而功率激增，“热点” 问题突出，芯片表面温度过高会导致安全性和可靠性下降，催生对高效散热方案的需求。金刚石是理想散热材料，热导率可达2000W/m・K，是铜、银的 4-5 倍，也是硅、碳化硅等半导体材料的数倍至数十倍，且兼具高带隙、极高电流承载能力、优异机械强度与抗辐射性，在高功率密度、高温高压等严苛场景中优势显著。其应用形式包括金刚石衬底、热沉片及带微通道的金刚石结构，可适配半导体器件、服务器 GPU 等核心散热需求。在制备上，化学气相沉积法（CVD）为主流，可生产单晶、多晶、纳米金刚石，国内外企业已开发相关产品。伴随算力需求提升与第三代半导体发展，未来金刚石在高端散热市场空间广阔。
芯片“热点”问题亟待解决。随着半导体产业遵循着摩尔定律逐步向2纳米、1纳米甚至是埃米级别迈进，尺寸不断缩小，功率不断增大，带来了前所未有的热管理挑战。芯片在运行过程中会产生大量热量，若散热不及时芯片温度将急剧上升，进而影响其性能和可靠性。芯片内部热量无法有效散发时，局部区域会形成“热点”，导致性能下降、硬件损坏及成本激增。
金刚石是良好的散热材料。传统金属散热材料（如铜、铝）虽然导热性能较好，但其热膨胀系数与高导热、轻量化要求难以兼顾。金刚石作为一种散热材料，它的热导率可以达到2000W/m·K，是硅（Si）、碳化硅（SiC）和砷化镓（GaAs）热导率的13倍、4倍和43倍，比铜和银的热导率高出4-5倍。在热导率要求比较高时，金刚石是唯一可选的热沉材料。金刚石作为散热材料主要有三种应用方式：金刚石衬底、热沉片以及在金刚石结构中引入微通道。
金刚石作为半导体衬底材料优势显著。1）高热导率：金刚石在目前已知材料中热导率最高，能在高功率密度设备中有效散热。2）高带隙：金刚石的带隙约为5.5eV，能够在高温、高电压环境中稳定工作，特别适用于高温/高功率电子设备。3）极高的电流承载能力：金刚石的电流承载能力远超传统半导体材料，能适应高电流应用。4）优异的机械强度：金刚石的硬度和抗磨损性使其在苛刻的工作条件下能够保持稳定性能，增加器件的可靠性和寿命。5）抗辐射性：金刚石的抗辐射性使其适合用于空间、核能等高辐射环境中。
风险提示：
AI发展不及预期：算力需求与AI发展紧密相连，若AI技术迭代或应用场景拓展不及预期，会使散热市场发展放缓。大模型商业落地模式仍在探索，用户接受度和商业化变现能力不确定，这可能导致算力需求增长减缓，进而减少对散热技术的需求。
新产品市场开拓风险：虽然金刚石市场前景十分可观，但是存在市场对新产品的认可过程较慢，导致达不到预期收益水平的风险。
宏观经济波动风险：国内外经济环境复杂多变，给经济稳定增长带来诸多不确定性，在经济全球化背景下，国际贸易合作日趋紧密，经济体彼此间经济关联度日益密切，经济波动影响的连锁反应也更加广泛和深远。同时，国际大经济体间的贸易博弈将继续影响国际贸易形势，进一步增加进出口企业经营的不确定性。
政策与标准变化：金刚石行业发展受政策与标准影响大，企业产品若不达标，会面临市场准入障碍。国内政策支持力度与落地进度对金刚石市场发展影响显著，若政策支持不足或调整，企业市场拓展与业绩增长可能受限。
证券研究报告名称：《液冷散热系列报告二：金刚石材料——高效散热破局之选》
对外发布时间：2025年10月21日
报告发布机构：中信建投证券股份有限公司
本报告分析师：
于芳博 SAC 编号:S1440522030001
庞佳军 SAC 编号:S1440524110001
孟龙飞 SAC 编号:S1440525070005
金刚石散热材料商业化进程持续提速，AI服务器、消费电子两大赛道均出现规模化落地产品。算力侧，神达、AMD金刚石散热AI服务器、曙光数创兆瓦级金刚石铜浸没液冷整机柜已批量商用，Akash金刚石冷却GPU服务器斩获大额订单；消费端微星游戏显卡、联想AI轻薄本、高端PC水冷头均导入金刚石复合散热方案。英特尔新一代服务器处理器也有望配套金刚石导热材料。伴随AI高算力硬件持续迭代，金刚石高导热材料替代空间广阔，产业链相关标的具备长期投资价值。
金刚石散热应用覆盖全散热链路，三大应用位置完整布局金刚石材料可覆盖芯片散热全环节。按应用位置分为三大板块：一是芯片封装内部，单晶金刚石用于2.5D/3D封装中介层、GPU与HBM夹层垫片，解决堆叠芯片热点堆积问题；二是冷板基材，纯金刚石、金刚石铜复合微通道冷板逐步替代传统纯铜冷板，适配超高热流芯片散热；三是冷板与芯片盖板之间的TIM导热界面材料，包含固态金刚石导热件、金刚石微粉导热硅脂两类路线，均优于传统液态金属、相变材料，是英伟达Rubin世代液态金属方案淘汰后的中长期升级方向。
单芯片功耗持续走高倒逼散热升级，金刚石适配高密度算力与消费电子需求，行业前景广阔。当前GPU功耗持续攀升，Rubin世代芯片功耗或突破2000W，高密度72卡机柜、兆瓦级超节点超算对均热、降温、低PUE要求大幅提升，金刚石导热系数远超铜材，可快速摊平芯片热点、降低整机热阻、减少算力降频，在AI服务器液冷场景优势不可替代。消费电子端AI处理器、高端游戏显卡功耗同步提升，轻薄设备散热空间受限，金刚石铜散热模组可实现减重、低温控、低噪音，适配终端产品升级需求。随着量产工艺逐步成熟、成本持续下行，金刚石散热材料渗透率将持续提升，行业发展未来可期。
风险提示：
AI发展不及预期：算力需求与AI发展紧密相连，若AI技术迭代或应用场景拓展不及预期，会使散热市场发展放缓。大模型商业落地模式仍在探索，用户接受度和商业化变现能力不确定，这可能导致算力需求增长减缓，进而减少对散热技术的需求。
新产品市场开拓风险：虽然金刚石市场前景十分可观，但是存在市场对新产品的认可过程较慢，导致达不到预期收益水平的风险。
宏观经济波动风险：国内外经济环境复杂多变，给经济稳定增长带来诸多不确定性，在经济全球化背景下，国际贸易合作日趋紧密，经济体彼此间经济关联度日益密切，经济波动影响的连锁反应也更加广泛和深远。同时，国际大经济体间的贸易博弈将继续影响国际贸易形势，进一步增加进出口企业经营的不确定性。
政策与标准变化：金刚石行业发展受政策与标准影响大，企业产品若不达标，会面临市场准入障碍。国内政策支持力度与落地进度对金刚石市场发展影响显著，若政策支持不足或调整，企业市场拓展与业绩增长可能受限。
证券研究报告名称：《液冷散热系列报告三：金刚石——高端散热材料的迈进之路》
对外发布时间：2026年7月1日
报告发布机构：中信建投证券股份有限公司
本报告分析师：
阎贵成 SAC 编号:S1440518040002
SFC 编号:BNS315
孟龙飞 SAC 编号:S1440525070005
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