散熱難題有解！陸製鑽石均熱板熱導率強5倍，AI晶片性能飆升10％，黃仁勳早已押寶！（示意圖：shutterstock／達志）
哈爾濱工業大學上月為187對博士生新人送上由朱嘉琦教授團隊自研的1克拉「真心」鑽石鑽戒，硬核浪漫引發話題。但這顆鑽石背後採用的微波等離子體化學氣相沉積（MPCVD）技術，才是真正讓業界側目的焦點。
據觀察者網、香港《南華早報》16日報導，該技術理論上可製造從首飾到寬度接近籃球直徑的高純度單晶金剛石晶圓，已奪下大陸國家技術發明二等獎、日內瓦國際發明展金獎等多項大獎。然而，這項技術的真正戰場，並不在婚禮殿堂，而在全球沸騰的AI算力競賽。
報導強調，隨著AI競賽進入算力主導時代，中國正崛起為超大型人造金剛石主要生產國，這種材料被視為解決半導體散熱問題的關鍵。晶片性能日益受制於散熱這道物理難題，而大尺寸單晶金剛石培育技術的突破，可能讓中國在下一代AI硬體取得意想不到的優勢。
今年1月，輝達執行長黃仁勳訪陸期間，曾會見金剛石技術應用材料商超贏鑽石科技創辦人朱艷輝；同月在CES展上，輝達更宣布下一代GPU將逐步淘汰傳統散熱方案，轉而採用金剛石-銅複合材料結合液冷的熱管理系統，應對AI暴增的能源與水資源需求。
傳統人造金剛石尺寸僅數毫米（公釐），但中國研究人員先後將晶體尺寸推進至6吋、再躍升至8吋（20.3公分）。今年2月28日，中國首個超大型金剛石熱管理材料規模化商業基地在河南長葛市投產，老牌金剛石企業黃河旋風子公司正在生產8吋金剛石均熱板，直徑約20.3公分，略小於標準籃球。這種均熱板安裝在晶片發熱最集中區域上方，作為基礎導熱層，對在緊湊空間內整合數十億電晶體的AI處理器至關重要。
《南華早報》形容，這成果展現中國科研與製造的廣泛協同，形成涵蓋設備、材料、製造到應用的完整本土生態系。哈工大提供底層技術，優化MPCVD生長工藝並提升晶體尺寸；國機集團旗下金剛石工程團隊攻克晶圓翹曲難題，透過優化粉末配方與壓制條件，將變形控制在微米級，實現與半導體器件精密整合。
南京瑞為新材料則解決金剛石與銅難以粘合的化學相容性問題，經反覆試驗，創新表面金屬化改質與銅基合金化設計，將界面熱阻降低80％，讓兩種材料牢牢結合。河南碳真芯材則負責技術落地量產，讓國產散熱貼擺脫「實驗室產品」標籤。同時，中國製造商也開發出國產MPCVD設備，減少進口依賴，供應鏈基本自主可控。
隨著下一代AI加速器與高密度計算集群功耗持續飆升，散熱挑戰急遽加劇。國機金剛石市場支持中心總經理陳宇鵬指出，現有銅散熱材料熱導率僅約400W／(m·K)，高熱流密度下易形成「熱淤積」，長期運作導致晶片翹曲、開裂甚至失效，已成算力升級的絆腳石。
中國機床工具工業協會超硬材料分會秘書長孫兆達則強調，金剛石熱導率高達2000～2200W／(m·K)，且熱膨脹係數與SiC、GaN等第三代半導體高度匹配，是破解散熱瓶頸的最優解，還能降低機械應力、提高可靠性。
隨著金剛石散熱技術從實驗室走向商業化，潛在應用涵蓋AI伺服器、芯粒封裝、氮化鎵電子元件及高密度AI計算集群，而中方採用此技術，已可實現約10％的計算性能提升。
2026/06/17 09:47
轉載自中時新聞網: https://www.chinatimes.com/realtimenews/20260617001564-260409
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