经济日报记者 夏先清 杨子佩
智能手机高频使用发烫降频、AI服务器满载运转过热卡顿、高端芯片因高温制约性能释放……当前，芯片制程不断精进、晶体管密度持续提升，AI算力、6G通信、航空航天等高端领域对设备功率的要求节节攀升，“散热能力”正成为限制高端电子设备性能突破的壁垒。
如何破解芯片散热的终极困境，为高精密电子设备按下“降温键”？答案，藏在一颗小小金刚石里。
芯片遇热寻良方
在国机金刚石（河南）有限公司（下称国机金刚石）功能金刚石研究院实验室里，激光切割机正沿着预设路径，将一块直径4英寸的灰色圆片精准分割。操作台上，这片看似普通的“金刚石片”经过特殊处理后，将被送到AI芯片封装线上，成为高端GPU的“退烧片”。
随着全球AI算力基础设施爆发式增长，芯片热流密度持续突破传统材料承载极限。长期以来，行业普遍采用的铜、硅等传统散热材料，性能已逼近物理上限，难以适配高功率芯片的极速散热需求。在此背景下，金刚石凭借得天独厚的物理属性，成为破解行业痛点的关键突破口。
河南工业大学高新产业技术研究院名誉院长、首席科学家栗正新表示，金刚石热导率是传统铜材的4倍至5倍，散热效率遥遥领先，同时具备优异的电绝缘性，可直接贴合芯片核心区域，规避短路风险，非常适配高端芯片的极端散热场景。
如今，金刚石热管理材料正告别实验室小规模试点阶段，迈入规模化、产业化前夜。据中泰证券股份有限公司研报预测，2026年全球高端AI芯片用金刚石散热片市场规模有望达到87亿元，至2030年有望快速增长至592亿元，年均复合增长率超过50%。据华福证券有限责任公司测算，2030年AI算力金刚石散热市场空间有望达到480亿元至900亿元；若考虑消费电子、新能源汽车、工业等场景增量，长期来看有望形成千亿元市场空间。
钻石“长”出新本领
在国机金刚石三磨园区院内，一台退役的六面顶压机静静陈列。1963年，依托郑州磨料磨具磨削研究所（下称三磨所）开展技术攻关，中国第一颗人造金刚石在郑州诞生，一举打破国外长期技术垄断，填补国内产业空白。60余载深耕不辍，从传统磨削切削工具，到如今跨界赋能高端芯片散热，郑州金刚石产业完成华丽蜕变，在算力新赛道上抢占先机、领跑前行。
2026年被业界定义为“金刚石散热战略元年”。扎根超硬材料产业沃土的郑州，率先完成技术突围与场景落地，传统金刚石产业“长”出了适配算力时代的“新本领”。
在功能金刚石研究院的实验室里，一块金刚石正在“生长”，碳原子层层沉积，透明的晶体在高温中一点点增厚；隔壁检测室里，一片加工好的4英寸金刚石热沉片，薄如蝉翼，通体透亮。从“长出来”到能“贴上去”，这颗金刚石完成了一场从工业原料到芯片散热关键件的角色转换。
但“长”出来只是第一步。刚出炉的金刚石硬而脆，极易翘曲，表面粗糙不平，根本无法与芯片高效贴合。国机金刚石市场支持中心总经理、功能金刚石研究院院长陈宇鹏告诉记者，团队要对这片晶体进行切、磨、抛等一系列精密加工，使其表面粗糙度达到纳米级，再通过金属化处理，让它能和芯片牢牢“贴”在一起。经过反复优化生长工艺与加工控制，热沉片的翘曲度被控制在10微米以内。
陈宇鹏向记者展示了一份清晰的技术路线图：目前，国机金刚石已在单晶金刚石、多晶金刚石、金刚石铜三大方向完成全技术路线布局。其中金刚石铜复合材料已实现稳定批量供货，散热效率可达纯金刚石的一半，价格仅为纯金刚石的十分之一；多晶金刚石热沉片已实现批量交付；单晶金刚石衬底热导率最高，是目前技术含量最高的方向，正加快推进科技攻关。
产能同步提速，全域布局加快推进。企业依托郑州研发总部以及洛阳伊川、新疆哈密三大产业基地，累计投资近10亿元，配备超千台（套）专业生产加工设备，构建“研发+生产+加工”一体化产业体系。目前已形成年产4万余片3英寸金刚石散热片的产能，产品广泛应用于航空航天、军工、高端半导体等领域，批量供应国内外头部企业，市场认可度持续攀升。
“金刚石散热片已从‘奢侈品’变为AI高功耗芯片的‘必需品’。”陈宇鹏表示，中国凭借完整产业链与成本优势，正快速打破国外垄断，成为全球金刚石散热材料核心产能供给地。
河南省力量钻石股份有限公司董事长邵增明也认为，我国高端金刚石材料已进入国际半导体产业链，这也助力超硬材料从工业加工利器扩展到高端功能材料，让我国超硬材料产业持续保持领先地位。
全链协同开新局
国机金刚石的技术突围与产业化突破，是郑州超硬材料产业转型升级的生动缩影。凭借金刚石散热新赛道的强势崛起，郑州传统超硬材料产业链跳出低端同质化竞争，打开了高端化、高附加值、高精密度的全新价值空间。
市场的嗅觉最为敏锐。今年4月，曙光数据基础设施创新技术（北京）股份有限公司推出全球首个兆瓦级相变浸没液冷整机柜，首次在国内液冷行业实现金刚石铜导热材料规模化应用，使系统导热率提升80%，助力芯片性能提升10%。6月，中科粉研（河南）超硬材料有限公司第四代半导体材料制造基地签约落户郑州高新技术产业开发区，规划投资15亿元，布局500台相关设备，用于量产2英寸至4英寸单晶晶圆，达产后年产值可达30亿元。
跨域协同，是郑州金刚石产业打出的一记重拳。今年8月，由中国机床工具工业协会超硬材料分会主办的“金刚石—半导体产业链对接会”在江苏苏州举行，作为2026金刚石产业大会的首场配套活动，郑州组团向长三角半导体企业发出邀约，定向对接苏州晶圆制造、芯片设计、封装测试等领域的优质企业，搭建常态化交流合作平台，推动超硬材料企业与长三角半导体企业在联合研发、项目落地等方面深化合作。
2026金刚石产业大会将于11月在上海召开，涵盖郑州高新区推介、院士专家论坛、培育钻石专场看货会及多场产业对接活动，以更加开放的姿态拥抱全球产业链。
从打破国外技术封锁的中国第一颗人造金刚石，到赋能全球算力产业的芯片散热核心材料，郑州完成了从“超硬材料产地”到“高端算力材料高地”的华丽转身，这座城市正凭借硬核实力，在算力时代写下超硬材料产业发展的崭新篇章。
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