随着全球算力竞争不断升温,散热能力正成为限制算力持续提升的关键物理瓶颈。金刚石凭借极高的热导率,被业界普遍视为高性能散热领域的“终极材料”。但由于天然金刚石成本高昂,发展人工培育金刚石已成为唯一现实且可规模化推进的技术路径。

这一突破要追溯到十年前。当时,国内用于培育金刚石的化学气相沉积法(CVD)核心装备几乎完全依赖进口。2013年12月31日,国内首片依托自主研发微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)设备及配套工艺制备的单晶金刚石成功“生长”出来。此后几年,相关装备和工艺持续升级迭代,晶体尺寸稳定提升至6英寸、8英寸,推动我国金刚石制备实现全面国产化和自主可控。
今年2月28日,国内首条8英寸金刚石热沉片生产线正式投产,意味着我国大尺寸金刚石散热材料正式迈入规模化量产阶段。
不过,材料端取得突破只是第一步。要为高性能芯片定制“散热贴”,也就是研发金刚石铜复合散热材料,最大的技术挑战在于金刚石与铜之间的高质量结合。为攻克这一难题,多地科研力量展开联合攻关。南京瑞为新材料科技有限公司科研团队成功开发出新型配比方案,将界面热阻降低80%,让金刚石与铜实现稳定、牢固的粘接。与此同时,国机集团金刚石团队解决了板材翘曲这一核心问题,将2英寸金刚石热沉片的翘曲度控制在10微米以内,误差不超过1毫米,从而打通了材料与芯片无缝键合的关键环节。
最终,依托哈尔滨工业大学的核心技术,河南碳真芯材团队完成了技术转化与量产落地。这款国产芯片散热材料、也被称为芯片“散热贴”,至此真正摆脱了“实验室产品”的阶段性限制。
进入2026年,全球算力散热系统迎来新一轮迭代升级。金刚石铜复合材料虽然拥有极强的快速吸热能力,但如果缺少与之匹配的高端液冷散热系统,吸收的热量就无法被及时导出,反而会在设备内部持续堆积。这不仅难以释放超高导热材料的性能优势,还可能造成芯片降频、设备损耗增加,使先进散热材料难以真正应用于高算力场景。
近日,曙光数创推出全球首个MW级相变浸没液冷整机柜C8000 V3.0,成功攻克这一系统适配难题,实现了散热材料与液冷系统的高效协同。该项目首次实现对金刚石铜复合材料的规模化应用,在芯片硬件规格保持不变的前提下,实测系统计算性能可提升约10%;在高密度算力集群场景中,其整体表现已达到甚至超过国际主流水平。
