机械设备行业深度报告：金刚石AI算力革命突破应用边界行业迎来价值重估

目 录1、AI时代散热革命与PCB升级，驱动金刚石实现高端制造材料的价值跨越 42、金刚石散热：高算力时代“终极”散热方案，0-1产业化进程正式启动 5、散热已成芯片算力释放瓶颈，发展新一代高导热材料迫在眉睫 5、材料性能独一档，金刚石散热有望成为高算力时代的“终极解法” 7、金刚石散热完成首批商业化交付，迎来0-1里程碑时刻 9、算力革命打开成长天花板，金刚石散热市场空间广阔 103、金刚石钻针：PCB材料体系升级，高阶板材加工的刚需属性凸显 10、算力升级带动PCB高端化发展，传统钻针寿命面临挑战 10、金刚石钻针适配PCB材料升级，产业化进程提速 12、随着产业化导入，金刚石钻针市场有望快速扩容 134、我国人造金刚石产业链自主可控，出口管制彰显战略地位 145、投资建议与受益标的 186、风险提示 19图表目录图1：芯片功率图和相应芯片温度图上的热点（红色区域代表最高温度点） 6图2：超过55%电子设备故障与过热直接相关 6图3：高功耗芯片热量沿“芯片-TIM-封装-TIM-散热器”路径传导至外部 6图4：金刚石相较于其他半导体材料性能优势明显 7图5：金刚石衬底GaN-HEMT器件可实现快速散热 8图6：相同功率密度下，采用GaN-on-Diamond的晶体管工作温度最低 8图7：Akash金刚石散热技术可以实现数据中心功耗与成本的优化 9图8：Akash金刚石散热技术可以有效提高数据中心以及GPU的运行状态 9图9：采用金刚石散热方案的英伟达AI芯片计算速度可提升三倍 9图10：ASIC对PCB工艺和材料性能提出了更高要求 图高密度互联板（HDI板）的内部结构复杂 图12：传统硬质合金（钨钢）钻针在M9级材料的使用寿命减少 12图13：PCD微钻磨损改善显著 12图14：PCD微钻孔壁质量更优越 12图15：沃尔德金刚石（PCD）微钻系列刀具结构 13图16：2025年全球PCB钻针行业市场规模预计达62亿元 13图17：2023年我国人造金刚石产量增至165.97亿克拉 14图18：2023年我国人造金刚石产量占全球90%以上 14图19：我国已形成完整的人造金刚石产业体系 14图20：中南钻石、惠丰钻石等金刚石企业发布涨价函 15表1：金刚石行业具备多元化应用板块 4表2：NVIDIAGPU架构持续升级 5表3：金刚石是自然界中已知热导率最高的材料之一 8表4：AI芯片领域金刚石散热市场空间广阔，乐观情况下有望形成千亿市场（亿元） 10表5：PCB材料体系持续升级 表6：出口管制政策巩固我国人造金刚石产业主导地位 15表7：2025年金刚石产业化项目投资活跃（不完全统计） 16表8：国内相关企业积极布局金刚石散热、金刚石钻针等高端应用方向 17表9：受益标的盈利预测与估值表 191、AIPCB料的价值跨越金刚石作为自然界硬度最高、热导率最高的材料之一，兼具极致物理性能与优异化学稳定性，在工业制造与消费领域形成了多元化应用格局。刀具（PCD（/）（PCD工具（）等有望在AI板块 主要产品 全球市场规模（亿元）表1：金刚石行业具备多元化应用板块板块 主要产品 全球市场规模（亿元）工具等培育钻石饰品工具等培育钻石饰品人造钻石~1200亿元（2025年）精密加工刀具PCD铣刀、PCD车刀等~70亿元（2025年）功能材料金刚石散热、半导体衬底等未来乐观情况下有望达千亿级

锯切工具、磨削工具和钻进

~1100亿元（2022年）智研产业研究院、中原珠宝创新研究院、QYResearch202628AI到的价值跨越。0-1在全球AI算力需求持续高速增长的背景下，单GPU2000W以上，数据中心单机柜热流密度大幅提升，传统散热材料逐步触及物理性能边界。散热已从系统优化变量，演变为制约算力释放的核心瓶颈，成为算力产业亟AI2026223日，AkashSystemsNxtGenGaN-on-DiamondH200GPU服务器。AI0-1金刚石钻针：PCBPCBHDIM9+QPCDPCBPCB的必要加工工具。端的传统工业磨料二是端的培育钻石刚石这两类应用场景的增长空间、盈利能力及估值水平受到周期波动与价格竞争等因素的制约。AI成长赛道核心2026AI0-1实质性拐点。PCBAI与过去依赖制造业景气度或消费周期的增长模式不同，本轮金刚石行业的需求源于2、金刚石散热：高算力时代“终极”散热方案，0-1产业化进程正式启动散热已从算力系统的配套环节升级为制约算力释放、决定硬件迭代上限的核心全球AIAIAI芯片的功耗从A100400W，到H100700W，到B200的100B20的120ubn000。500W210Wc2，堪比火箭发动机喷管的热流密度水平，对热管理系统的散热能力提出了前所未有的要求。传统铜基散热、热管与风冷系统在面对数百甚至上千W/cm2的热点时逐渐逼近自身极限，难以满足高功率芯片的散热需求。表2：NVIDIAGPU架构持续升级架构名称状态年份架构名称状态年份工艺RT核心Tensor核心显存消费级系列Feynman已公布(Announced)2028待公布待公布待公布待公布待公布Rubin即将推出(Upcoming)2026台积电3nm待公布待公布HBM4待公布Blackwell当前(Current)2025台积电4N第4代第5代GDDR7RTX50系列AdaLovelace上一代(Previous)2022台积电4N第3代第4代GDDR6XRTX40系列Hopper上一代(Previous)2022台积电4N待公布第4代HBM3待公布三星8nm/台积电Ampere 上一代(Previous) 2020 第2代第3代GDDR6XRTX30系列Herkules芯片内部热量无法有效散发时，局部区域会形成热点”（1）性能下降：CabontechMagazine70-80℃10%。AI（2）设备失效：10半，超过55%（3）成本激增：（（4）安全隐患：极端情况下，温度过高可能引图1：芯片功率图和相应芯片温度图上的热点（红色区域代表最高温度点）RecentAdvancesinThermalModelingofMicro-EvaporatorsforCoolingofMicroprocessors》

图2：超过55%电子设备故障与过热直接相关灰尘,6%震动,20%温度,55%湿度,19%震动,20%温度,55%湿度,19%DT新材料散热能力决定算力释放上限，发展新一代高导热材料迫在眉睫。（图3：高功耗芯片热量沿“芯片-TIM-封装-TIM-散热器”路径传导至外部半导体行业观察（TIM即热界面材料）金刚石作为一种超宽禁带半导体，基于优异的导热性、载流子迁移率、击穿电场强度等关键特性，被视为半导体材料“六边形战士”及“终极半导体”。导热性图4：金刚石相较于其他半导体材料性能优势明显化合积电官网AI算力深层潜力。从散热性能指标来看，金刚石材料具有超高热导率、低热膨胀系数等特点，是（1）热导率：金刚石是自然界已知热导率最高的材料，热导率区间800~2200W/m·K，其上限值是当前主流散热材料纯铜的5.5倍、纯铝的9.6倍。热膨胀系数：金刚石热膨胀系数为1.0~1.7×10-⁶/K，与硅、氮化镓等半导热导率（ρ13.97.3表3：金刚石是自然界中已知热导率最高的材料之一热膨胀系数材料热导率密度热导率/密度(10⁻⁶・K⁻¹)(W・m⁻¹・K⁻¹)(g・cm⁻³)(λ/ρ)Al（铝）232302.785.2Cu（铜）174008.944.9Mo（钼）514010.213.7Kovar（可伐合金）5.9178.32Invar（因瓦合金）1.6108.11.2Diamond（金刚石）1.0~1.7800~22003.5227.3~625.0Diamond/Al（金刚石/铝复合材料）7.0~9.010213340.3Diamond/Cu（金刚石/铜复合材料）4.0~7.09005.0~6.0150.0~180.0邓世博等《金刚石基材料及其表面微通道制备技术在高效散热中的应用金刚石作为散热材料主要有三种方式：作为金刚石衬底、作为热沉片、以及通过在金刚石结构中引入微通道散热。金刚石衬底方案通过外延工艺将半导体功能层直接生长于金刚石衬底之上，具备热阻小、散热效率优的优势；金刚石热沉片作为封装后道环节的独立散热部件，可适配现有芯片设计与封装产线，具备兼容性强的AI服务器GaN-on-diamond速从器件有源区传导至封装散热片，有效避免局部过热。相同的功率密度下，GaN-on-DiamondGaN-on-SiC40%10倍。图金刚石衬底GaN-HEMT器件可实现快速散热 图相同功率密度下采用GaN-on-Diamond的晶体管工作温度最低代文等《金刚石热沉与半导体器件连接技术研究现状与发展趋势》

化合积电官网0-1里程碑时刻2026年223AkashSystems供商NxtGenAI交付全球首款搭载DiamondCooling散热技术的英伟达H200GPU服33Systems宣布推出DiamondCoolingAMDInstinctMI350XGPU的AI服务AI0-1AkashSystemsDiamondCooling50°C（122°F）15%的每瓦算力性能提升，并维持GPU满1H200GPU1500GPU（C图7：Akash金刚石散热技术可以实现数据中心功耗与成本的优化

图8：Akash金刚石散热技术可以有效提高数据中心以及GPU的运行状态AkashSystems官网 AkashSystems官网全球AIDiamondFoundryAIRubin平+45图9：采用金刚石散热方案的英伟达AI芯片计算速度可提升三倍DiamondFoundry官网AIChipsforDataCentersandCloud2025-2035:Technologies,Market,Forecasts203045306.92030AI3AI2030AI3AI6%-12%AI10%-40%20302030年AI480-900亿元。表4：AI芯片领域金刚石散热市场空间广阔，乐观情况下有望形成千亿市场（亿元）AI芯片领域金刚石散热市场空间（亿元）渗透率10%20%30%40%价值量占比6%1803605407208%24048072096010%3000900120012%36072010801440IDTechEx3、金刚石钻针：PCB材料体系升级，高阶板材加工的刚需属性凸显PCB高端化发展，传统钻针寿命面临挑战PCB（印制电路板）PCB电铜箔线路，实现电气信号传输与元器件机械固定，并通过钻孔（通孔、盲孔等AIAI的快速发展对底层PCBPCBAIPCBAI板组扩PCB8-1216+HDIASICAI进封装技术对高频高速PCB图10：ASIC对PCB工艺和材性能提出了更高要求 图11：高密度互联板（HDI板）的内部结构复杂RimeData来觅数据 江西省电子电路行业协会PCBRubin作为承载AIAI算力升级驱动PCBM9AIPCBRubinRubinMidplaneRubinUltraM9+HVLP3/4+Q（）材料等级 核心材料体系 关键性能指标 典型应用场景 信号速率支持表5：PCB材料体系持续升级材料等级 核心材料体系 关键性能指标 典型应用场景 信号速率支持改性环氧树脂+E-glass玻M2纤布改性聚苯醚树脂+低DkM4玻纤布聚苯醚树脂+HVLP3铜M6箔碳氢树脂+Low-DK玻纤M8布

Dk≈3.7，Tg≈170℃Dk≈3.83，Tg=200℃Dk≈3.71，Tg=250℃Dk≈3.3-3.5，Df≈0.0012@1GHz，Tg≥210℃

4G业控制设备25G/50G交换设备112GPAM4AI服务器5G毫米波基站早期AI芯片(H100)1.6T交换机

10Gbps25-50Gbps112Gbps200Gbps石英布+特种碳氢树脂

Dk≈3.3-3.5， 224GbpsAI服务器M9+HVLP4铜箔

Tg≥250℃

(Rubin)80层以上高密度PCB

224Gbps+重庆市电子电路制造行业协会M9M977.5M8800~1000M9100~200次，图12：传统硬质合金（钨钢）钻针在M9级材料的使用寿命减少800-1000

单只钻针钻孔数100-200100-200M8级材料 M9级材料研讯社PCB材料升级，产业化进程提速PCBM9材料钻孔难题的破局关键面对高端PCB大的材料，采用金刚石工艺的钻尖，其硬度和耐磨性远超过硬质合金钻头，在难加M9材料上，PCD1万图13：PCD微钻磨损改善显著 图14：PCD微钻孔壁质量更越金州精密刀具公众号（微钻：PCDφ0.25-4.5，USFφ0.25-4.5、板材：S7135D双面板）

金州精密刀具公众号（微钻：PCDφ0.25-4.5，USFφ0.25-4.5、板材：S7135D双面板）PCBM9+QHDIPCB在头部PCBM9的PCB3.5mm0.25mm8000+未断针。图15：沃尔德金刚石（PCD）微钻系列刀具结构沃尔德商城公众号受下游PCB2024PCB4515.4%；2025年6237.8%。91500-2000元/8000-100006-10元/支，M9100-200随着PCB图16：2025年全球PCB钻针行业市场规模预计达62亿元智研咨询4、我国人造金刚石产业链自主可控，出口管制彰显战略地位200020101002023165.9790%47.02亿元。图17：2023年我国人造金刚石量增至165.97亿克拉 图18：2023年我国人造金刚石量占全球90%以上200

产量（亿克拉） 市场规模（亿元）

其他国家,10%15010050020162017201820192020202120222023

中国,90%智研咨询 智研咨询我国已形成原辅料—材料—装备石产业链自主可控MPCVDMPCVD50%。图19：我国已形成完整的人造金刚石产业体系智研咨询、各公司官网出口管制政策彰显人造金刚石战略地位，推动我国人造金刚石行业从规模优势呈现出从设备到材料、从宏观到微观的精准化路径。2024年针对六面顶压机和MPCVD2025（≤50μm）和单晶（≤500μ，甚至对线锯的线径（≤45μ、砂轮的硬度（≤3HR）等参数设定精确门槛。出口管制政策的落地，短期可能增加企业出口合规成本，部分依赖海外低端市场的中小企业将面临更大的经营压力，但长期来看出口管制政策将倒逼低端产能出清，助推龙头企业布局高附加值的应用环节，进一步巩固金刚石产业链在全球的主导地位，推动产业高端化、自主化发展，为国家战略安全和科技自立时间 发布部门 代表性政策/事件 对金刚石产业的影响表时间 发布部门 代表性政策/事件 对金刚石产业的影响20248

商务部、海关总署

《关于对锑等物项实施出口管制的公告（202433号关技术等物项实施出口管制。《中华人民共和国两用物项出口管制条例》

供应链安全：MPCVD等核心生产装备纳入管制从上游环节保障产业链安全。出对高端制造能力的保护意图。2024年12月 国务院商务部、2025年10月优普莱公众号

正式施行2025559日8日起正式实施。

金刚石窗口材料正式纳入出口管制清单。范围扩大与精准化，材料管制扩至人造金刚石微粉（≤50、特定规格单晶（≤0μ）等关键材料。明确培育钻石不在管制范围，减少对消费市场影响。材料材料战略地位。出口管制、上游涨价等因素影响下，近期人造金刚石价格调涨，从“中国成本20250.25元18%2026315%-15%。图20：中南钻石、惠丰钻石等金刚石企业发布涨价函磨料磨具公众号国内金刚石行业迎来发展热潮，项目投资呈现“数量多、规模大、覆盖广”20251235表7：2025年金刚石产业化项目投资活跃（不完全统计）企业项目名称投资金额项目状态河南六面顶新材料科技有限公司投资20亿建设超硬材料产业化项目20亿签约河南赛米金半导体有限公司 5000万片金刚石半导体衬底项目 30

环境影响报告表受理情况公示氨基新能科技集团与主投方上海卓远方德半导体有限公司联合投资半导体级金刚石衬底及金刚石工具碳基芯材科技（乌海）有限公司半导体级金刚石衬底及金刚石工具碳基芯材科技（乌海）有限公司300MPCVD1000400台并配套相应的50亿施工中生产线新疆碳基芯材科技有限公司年产150万克拉金刚石芯片衬底项目24亿签约华泰国际能源开发有限公司芯片级金刚石封装基板制造总部项目50亿签约上海元善超硬材料有限公司打造金刚石现代化生态智造工厂20亿签约磨料磨具公众号

MPCVD480万片半导体新材料生产基地项目，主要生产培育钻石、

30亿 正式动土30亿 签约设备自主可控叠加规模化优势构建我国人造金刚石成本优势，助力高端应用放量。在全球人造金刚石的供给格局中，中国占据绝对主导地位，产能规模及技术迭202540002520CVDPT29.4克拉培育彩钻及力量钻石56.47400126200万克拉CVDMPCVD设备突破市占率提升。金刚石散热等高端应用大规模产业化面临的难点之一在于低成本金刚石制造方法，在我国设备自主可控以及规模化优势的加持下，人造金刚石成本预计将进一步优化，助力金刚石散热等高端应用产业化落地。公司 主营业务 金刚石相关业务布局表8：国内相关企业积极布局金刚石散热、金刚石钻针等高端应用方向公司 主营业务 金刚石相关业务布局沃尔德

轴承业务、磨具磨料业务（材料、金刚石生产设备等合金刀具

公司金刚石业务已具备从设备到材料的自制能力，具备高温高压法和微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）合成金刚石技术。1、高温高压法的核心生产设备为六面顶压机，主要用于工业磨料、培育钻石。自研的MPCVD设备覆盖多个功率等级（）22015MPCVD2023年开始在散热和光学窗口实现部分收入，2025年超过1000万元。公司在CVD金刚石的制备及应用方面已有多年的研发和技术储备，是少数能够全部掌握CVD金刚石生长技术的公司之一。1、金刚石散热：AICVD金2026（20259月CVD金刚石单/多晶热沉片（20262月。2、金刚石微钻：M9PCB3.5mm0.25mm为例，在内部800个孔（未断针（2262月。33亿元，石功能材料研发中心项目（20263月。CVDMPCVDCVD研发投入，加快金刚石在光学窗口、芯片热沉、半导体及功率器件等方面技术突破。四方达

1（12英寸金刚石衬底及薄膜（20261月。CVD培育钻石黄河旋风 培育钻石、工业金刚石

2、PCD微钻钻头已实现直径φ0.5mm-φ20mm、PCD厚度1mm-10mm等规格产品系列供应（20258月。370半导体散热用金刚石等（20259月。公司专注于人工合成金刚石产品研发、生产和销售，主要产品包括培育钻石及工业金刚石两大产品体系，是全球质量最稳定、品种最齐全的超硬材料制造商之一。1、突破大尺寸技术瓶颈，8英寸热沉片（20261月。2、黄河旋风子公司——河南风优创材料技术有限公司举行揭牌仪式，宣告国内首条8寸金刚石热沉片生产线正式落成(20262月。公司在人造金刚石生产的关键技术和工艺控制方面拥有自主知识产权，掌握了人造金刚石生产全套核心技术。力量钻石

培育钻石、金刚石单晶、金1、与台湾捷斯奥企业达成合作，双方共同攻克行业前沿技术难题，专注于研发制造大尺惠丰钻石

刚石微粉等CVD培育钻石等

寸的半导体高功率金刚石散热片（20247月。2、力量钻石与台湾捷斯奥企业联合建设的项目举行投产仪式（20251月AI芯片、新能源等领域有广泛的应用前景。公司是国内领先的金刚石微粉产品供应商，参与“超硬磨料人造金刚石微粉”国家标准的起草。1（包头105500MPCVDCVD金刚石热沉片、半导体等功能材料及培育钻石的研发与生产（20262月。中兵红箭

特种装备、超硬材料、专用子公司中南钻石是全球超硬材料龙头企业。车及汽车零部件

1（20245月。各公司公告、河南省科学技术厅、粉体圈公众号、黄河旋风公众号等5、投资建议与受益标的AI（PCD）PCB制造升级，构成行业双轮驱动的核心增长引擎。金刚石散热作为高算力时代的“终极”散（PCD）PCB我们建议从两条主线把握金刚石在AI领域应用的产业化机遇：看好在金刚石散热及金刚石钻针等高端应用领域有产品布局的中游企业，具备AI相关受益标的：国机精工：金刚石业务具备从设备到材料的自制能力；设备产品方面，包括高温高压法设备六面顶压机、化学气相沉积法MPCVD设备；材料产品方面，金刚石散热和光学窗口已