券商观点|钻石散热专题:高效散热材料,商业化进程持续推进

来源: 同花顺iNews

      2025年12月26日,中邮证券发布了一篇机械设备行业的研究报告,报告指出,高效散热材料,商业化进程持续推进。

  报告具体内容如下:

  高功率电子器件热管理问题愈发严峻,散热会明显影响电子器件性能、寿命、安全性。近年来,随着电子器件遵循着摩尔定律逐步向集成化、高热流密度和微小型化的快速发展,其热管理问题正变得越来越严峻。以芯片为例,有效清除集成电路芯片产生的热量对保证系统的持续、稳定和平稳运行越来越重要,如果散热跟不上,不仅会影响性能,还可能缩短寿命甚至引发安全隐患。研究发现,电子元器件的可靠性对温度十分敏感,当电子元器件的工作温度达到70~80℃后,温度每上升1℃,其可靠性就会降低5%。超过55%的电子设备失效的主要原因是温度过高。 金刚石热导率远高于其他材料,且具有优异的热扩散系数、良好的绝缘性与低介电常数。天然单晶金刚石在室温下的热导率高达2000-2200W/(m*K),是铜(约400W/(m*K))的5倍,铝的10倍以上。这意味着热量能以极高的效率通过金刚石材料传递出去,显著降低芯片结温。同时,金刚石拥有极高的热扩散系数,使其能够迅速响应芯片局部热点的温度变化,避免热量淤积,这对于处理单元高度集中的AI芯片尤为重要。此外,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。这使其在作为散热介质的同时,不会引入额外的寄生电容,对芯片高频电信号的完整性影响极小,契合AI芯片高频率运行的需求。 热沉片是当前金刚石散热重要应用方式。金刚石当前重要应用方式是作为“热沉”紧密贴合在产热核心之上,扮演高效的“热量搬运工”角色,其连接工艺包括直接连接、间接连接,其主要应用形式包括:衬底型热沉、帽盖型热沉。芯片内嵌与晶圆级集成更前沿的技术路线包括:在芯片制造阶段,将金刚石微通道或金刚石层通过晶圆键合技术,与硅芯片集成;或者在宽禁带半导体芯片上,外延生长金刚石层。在射频功率放大器和激光二极管领域,金刚石热沉已实现商业化应用,验证了其可靠性。

多种材料/制备方式齐头并进,技术尚未完全定型。目前金刚石热管理领域主要以单晶金刚石、金刚石铜及金刚石铝、金刚石/SiC基板、金刚石微粉等体系为主,各自对应不同的应用场景和性能需求。以单晶金刚石为例,其导热率远高于其他材料,在高端电子器件散热中有着广阔的应用潜力,但要大规模应用仍有价格昂贵、接触界面传热效率等痛点,仍需在成本、加工和界面工程上不断突破。

AI芯片领域,钻石散热潜在市场空间广阔。假设2030年全球AI芯片市场规模为3万亿人民币;AI芯片中钻石散热方案渗透率分别为5%、10%、20%、50%;钻石散热价值量占比分别为5%、8%、10%,进行弹性测算,钻石散热市场空间的区间为75亿至1500亿。

相关上市公司:国机精工002046)、沃尔德、四方达300179)、力量钻石301071)、惠丰钻石。

风险提示:

钻石散热产业进展不及预期。

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  声明:本文引用第三方机构发布报告信息源,并不保证数据的实时性、准确性和完整性,数据仅供参考,据此交易,风险自担。

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