金刚石热沉片开启高端散热市场新纪元

2026年是金刚石热沉片产业化元年，2月28日，国内首条8英寸量产线投产，头部企业在产能和技术上陆续实现突破，金刚石热沉片正在经历从实验室到高端半导体产业、高功率器件产业应用的关键转折期，其发展备受瞩目。

化合积电金刚石热沉材料

热沉片（Heat Sink）是电子器件领域的被动散热元件，主要用作热量吸收器、散热器，通常为金属铜/铝、陶瓷、碳化硅、碳化硅铝、金刚石等材料组成，直接贴近发热表面，通过热交换将热量传递至空气、冷却液或附加散热器中。对于高功率半导体激光器而言，封装材料的热导率和热膨胀系数至关重要，前者决定了能否有效降低激光器的热阻，保证热量及时、有效散出；后者将影响芯片和热沉材料之间的热应力，防止由于温度变化导致芯片开裂，从而进一步影响半导体激光器的输出功率和可靠性等。

金刚石材料具有超高热导率、高电阻率、低介电常数、膨胀系数与芯片材料相匹配、高击穿场强等特点，在电子封装及散热领域具有广泛的应用前景，是高功率半导体激光器封装的绝佳热沉材料。

1、高温高压法HPHT

高温高压法HPHT制备金刚石热沉片是最早实现金刚石工业化生产的方法，通过模拟金刚石在地下生长的环境，在高温（1300-1600°C）高压（5-6GPa）的环境下，利用六面顶压机设备，在金属催化剂的作用下以石墨为碳源，将石墨转化成金刚石的方法。能够制备大尺寸金刚石单晶，且晶体结构完整，热导率高。但产物中容易残留催化物杂质，需通过高温酸处理去除，工艺复杂，适合小尺寸、低成本产品。

图片来自：Labrilliante

高温高压法金刚石主要采用中国自主研发的六面顶压机生产，已经被中国龙头企业主导，形成了以河南为中心的超级产业集群。2026年HPHT法金刚石技术路线突破将集中在高端提升和细颗粒控制中，通过稀土复合触媒技术，黄河旋风将HPHT产品的分辨率尺寸降至1.2ppm以下，达到IIa型高纯标准。同时，根据中国报告大厅指出，HPHT法金刚石在新能源汽车钻探、光伏硅片切割等领域已经实现国产化替代，2026年出口均价预计上涨23.7%，全球市场分成提升81%至83%。

高温高压法技术相关布局企业：力量钻石 (301071)、中兵红箭 (000519)-中南钻石、黄河旋风（600172）等。

 2、化学气相沉积法CVD

金刚石热沉的制备主要依赖化学气相沉积（CVD）技术，通过在高温、低压环境下分解含碳气体（如甲烷、氢气），使碳原子在衬底表面沉积生长。化学气相沉积法主要分为微波等离子体CVD（MPCVD）、热丝CVD（HFCVD）、直流电弧等离子体喷射CVD（DC-Jet CVD）等，目前MPCVD是主流方法。

深圳优普莱UP-915 大功率MPCVD设备

MPCVD通过利用微波激发产生高密度、无电极污染的等离子体，实现高质量金刚石生长。具有等离子体密度高、无放电电极污染、容易控制等特点，制备出的金刚石膜质量高、缺陷少。通过精准控制等离子体环境，可以控制金刚石膜的纯度、缺陷程度以及晶粒尺寸等，能够优化晶界。

宁波晶钻CVD大单晶金刚石热沉材料

CVD法金刚石市场正在从传统的钻石培育、切削工具向高端功能材料转变，尤其在半导体散热、高功率器件散热领域展现出较大的市场空间，正处于转型的关键时期。中国已成为全球最大的CVD金刚石生产国，产能占据全球产能约53%，同时在大尺寸CVD金刚石晶圆制备技术、核心MPCVD设备国产化、低温键合集成工艺等领域已经取得一定的进展。

1、半导体与集成电路

金刚石热沉材料在半导体与集成电路中主要用在AI/GPU高端芯片、微波射频器件、激光二极管等结构的散热中，能有效解决热障问题，降低芯片温度20-30℃，热阻减少 50%  以上，直接提升算力稳定性与寿命。目前国内力量钻石、沃尔德等企业已实现向头部客户送样。

金刚石芯片散热结构示意图，来自化合积电

2、宽禁带半导体功率模块 

在新能源汽车SiC/GaN功率模块以及工业变频、轨道交通IGBT模块中应用金刚石散热能够允许模块在更高结温下工作，并提升电流承载能力15%-30%，能够突破当前电动汽车快充和续航性能。

金刚石在碳化硅功率模块上应用概念图（1）

 3、量子通信/航空航天

金刚石材料能够量子计算机中NV色心（氮-空位中心）的载体材料以及机载/星载电子系统：相控阵雷达、卫星通信载荷等，具有优异的量子相干性和抗辐射性。

Quantum Brilliance金刚石量子计算机加速器

据预测，2026年金刚石散热市场规模将突破12亿美元，复合增长率达214%。高端市场领域仍为国际巨头Element Six、Coherent、日本住友电工、美国Diamond Foundry等企业占据，在高端半导体级CVD金刚石市场掌握核心专利，产品多用在国防、航空航天、高端科研等领域。国内已具备从设备、材料到应用的完整产业链布局，中国已成为全球最大的人造金刚石生产国家，单晶产量占据全球95%以上份额，同时已实现CVD设备国产化和工艺优化。

国内CVD金刚石相关布局企业：黄河旋风（600172）、力量钻石（301071）、四方达（300179）、国机精工（002046）、沃尔德（688028）、宁波晶钻、河北普莱斯曼、惠丰钻石、晶盛机电 (300316)、湖北碳六、合肥先端晶体、恒盛能源（605580）等。

中国凭借庞大的产能和快速迭代的技术，正在金刚石全球市场中展现出全新活力。短期看，半导体散热市场是爆发点；长期看，金刚石热沉材料在宽禁带半导体器件本身的应用，有望开启一个大规模的新赛道。

来自艾邦综合整理，侵删

引用资料1:《Maximizing Power Density in SiC Inverters: Copper-Diamond Composite EmbeddedPower Modules with Advanced Local Cooling Strategy》——华中科技大学

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