金刚石散热行业市场前景及投资研究报告：AI散热材料金刚石热沉产业化窗口

证券研究报告AI散热材料革命：金刚石热沉迈入产业化窗口——金刚石散热行业深度行业评级：看好2026年6月20日摘要1、AI散热需求升级，金刚石热沉迈向规模商用随着高功率芯片热流密度提升，传统材料导热能力逐渐接近上限。金刚石具有目前已知自然界材料中最高的热导率，可用于芯片、光通信、激光器等热管理环节；金刚石铜复合材料可提升传热能力80%、降低芯片温度5℃。2026年4月，金刚石铜复合材料完成郑州国家超算互联网核心节点规模化部署；5月，央视专题聚焦金刚石进入AI赛道。我们认为，金刚石热沉正从性能验证走向工程化应用。95%2、生长决定性能，加工决定良率金刚石热沉产业链包括金刚石生长、热沉片加工、金属化与键合、器件封装等环节，其中生长与加工是核心。生长环节决定尺寸、热导率和批次一致性，加工环节决定平整度、翘曲度、界面热阻及量产良率。我们认为，大尺寸均匀生长、超精密加工和低热阻键合是产业规模化的主要壁垒。添加标题3、渗透率提升打开百亿市场，窗口逐步显现我们测算，随着金刚石散热方案渗透率由2026年的1%提升至2030年的12%，全球市场规模有望由3.75亿美元增至约67亿美元，CAGR约105%。海外前三大厂商合计份额约52%，主要布局MPCVD大尺寸热沉片及金刚石衬底与液冷方案；国内采用HPHT与CVD双路线并行。降本、扩产和客户认证是决定市场放量的关键变量。4、国内厂商由送样验证迈向小批量交付四方达已通过海外客户测试并进入小批量供货阶段；黄河旋风8英寸热沉片产线投产；力量钻石高功率散热片项目一期投产，持续推进客户送样；沃尔德大功率激光器产品通过认证，并突破散热晶圆生长与加工工艺。风险提示：金刚石散热方案渗透率提升不及预期、量产进度不及预期、客户验证与订单落地不及预期、行业竞争加剧2010203金刚石热沉：AI散热的下一站金刚石热沉：高速成为百亿市场相关标的目录C

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S04风险提示301金刚石热沉：AI散热的下一站Partone401

金刚石热沉可解决芯片发热问题Ø

问题：传统材料导热率低，无法应对高发热功率密度现状目前，常见的Si、SiC和GaN等半导体材料热导率都相对较低，通常不超过500W/m·K；而大功率电子器件功率密度可达100W·cm-2；同时，不同功能区域间的功率密度差异会导致芯片内部温度分布的不均，局部热点的发热功率密度甚至是芯片平均发热功率密度的5~10倍。Ø

金刚石热沉解决问题：将发热器件的小局部热量迅速横向扩散然后纵向传递到冷却部件金刚石是目前自然界存在的具有最高热导率热沉材料，有望将积累的热量有效导出，达到理想的散热效果，已被广泛认为是提高半导体器件散热能力的未来方案之一。无论是单晶金刚石，还是多晶金刚石，其热导率均远大于其他衬底材料，可作为替代其他散热衬底材料的更优方案。5金刚石衬底GaN-HEMT器件热传输示意图资料：集成技术、未来产链、浙商证券研究所01

金刚石热沉特点Ø

金刚石是目前自然界存在的具有最高热导率热沉材料。CVD金刚石单晶散热材料是采用化学气相沉积（CVD）技术制备而成的高性能散热材料。特性类别高热导率核心参数/指标优势应用场景/示例能够快速将热量从热源传导至散热片，有效降低电

射频HEMT器件（CVD金刚石基氮化镓晶片功率密度比碳化≥2000W/(m·K)（铜的5倍）子器件的温度，提升其稳定性和可靠性硅基提高3倍）不含金属催化剂优异的热稳定性

（接近天然金刚

在高温环境下仍能保持稳定的热导率和结构性能大功率半导体器件、微波器件等高温应用场景石）维氏硬度：8000~10000kgf/mm²量：1000~1100GPa尺寸、形状、厚良好的机械性能定制化服务杨氏模

不易变形或损坏，能够满足复杂环境下的使用需求复杂环境下的使用需求不同产品的散热解决方案可根据客户具体需求提供散热材料，满足不同产品的散热解决方案度可选

（单面

双/面抛光加工）6资料：北睿科技、浙商证券研究所01

金刚石热沉与半导体的连接主要方式Ø

两种直连方式•

通过沉积工艺实现直接连接直接沉积金刚石膜可提升器件正向散热，但热膨胀失配易造成外延层开裂；且

CVD高温氢等离子体环境会刻蚀硅、碳化硅、氮化镓材料，损害器件电学性能。•

通过低温键合实现直接连接先完成半导体外延制备，剥离衬底后与金刚石基板低温键合。单晶、多晶金刚石均可用作散热基底，材料可分开预制，简化器件制程。该工艺对接触面平整度、翘曲度、粗糙度要求严苛，加工难度高；键合压力、时长把控难度大，样品易破损，大尺寸芯片量产受限。Ø

多种间接连接方式间接连接成熟方案包括金属间接封装互联，主流工艺包含软钎焊、瞬时液相扩散焊、纳米银低温烧结等现有金刚石与半导体器件连接工艺的技术路线图7资料：《金刚石热沉与半导体器件连接技术研究现状与发展趋势》、浙商证券研究所01

金刚石热沉向AI算力赛道跃迁Ø

金刚石热沉片可应用于光通讯、芯片、激光二极管阵列、5G基站、航空航天Ø

大功率电子器件等的热管理部件随着技术进步,芯片、光电器件等的发热功率密度不断增加,对散热材料的热导率提出越来越高的需求,金刚石因其具有高热导率,是热沉片优选材料,金刚石热沉片的应用可以大大提高器件的性能和稳定性。Ø

金刚石从传统工业材料向AI算力、高端半导体核心材料的身份跃迁2026年5月21日，CCTV-2《经济信息联播》以9分钟黄金档专题《金刚石挺进AI新赛道》，再次聚焦金刚石产业。报道直接落地商业化、产线化、客户化逻辑，标志着金刚石实现从传统工业材料向AI算力、高端半导体核心材料的身份跃迁。8资料：央视网、化合积电、河北省激光研究所有限公司、浙商证券研究所01热沉复合材料：金刚石铜

-

液冷技术破解高算力散热瓶颈•

采用放电等离子烧结工艺制备的金刚石铜冷板直接贴合芯片封装面，通过微通道结构与冷却液形成

“导热

-

散热”

闭环维度核心特点材料构成金刚石（增强相）+铜基体（连续相）：将金刚石的超高热导率与铜的优良加工/导电性合二为一。1.

突破导热上限：传统纯铜热导率仅~400W/(m·K)，无法解决>1000W/cm²局部热点；

2.

解决界面剥离：传统铜与半导体CTE不匹配，热胀冷缩致界面开裂损伤。破局痛点1.

极高导热：远超纯铜，实现热量极速扩散；

2.

膨胀匹配：CTE为

4.90-8.50×10⁻⁶K⁻¹，与SiC、GaN等半导体高度契合，从根源消除界面热应力。核心性能优势技术：金刚石表面镀铬、钨钛复合镀膜等；

效果：解决金刚石与铜润湿性差的问题，界面过渡层控制在

<1μm，极大降低界面热阻。关键工艺1：

界面改性降阻关键工艺2：

熔盐法原位制备技术：熔盐法原位反应制备；

效果：金刚石颗粒分布均匀，界面结合强度提升40%，-55环测试保持

99%性能稳定。℃~125℃循关键工艺3：

耐蚀表面处理技术：整体表面镀铬改性；

效果：提升材料耐腐蚀性，适配浸没式液冷氟化液工质。成型工艺放电等离子烧结（SPS）等工艺，可直接制备贴合芯片的微通道冷板/热沉片复杂结构。9资料：化合积电、浙商证券研究所01金刚石铜：核心参数优于传统材料•

金刚石铜复合材料在基础导热属性、实际工况散热效率、设备运行稳定性、温度控制等全维度，优于传统纯铜散热材料。80%的传热能力提升、5℃的稳定降温效果，从物理层面打通了高端芯片的热量传导通道•

2026年4月，该材料迎来标志性落地成果：成功完成郑州国家超算互联网核心节点集群规模化部署，实现全国首次规模化商用。超算集群属于国家级核心算力基础设施，对配套材料的批量一致性、长期运行稳定性、复杂环境适配性、使用寿命有着极致严苛的标准，远高于普通电子设备单品测试要求。对比维度传统纯铜材料国产金刚石铜复合材料超1000W/mK核心提升效果基础热导率约400W/mK热导率提升2.5倍以上整体传热效率提升80%设备整体性能提升10%芯片模组传热能力芯片综合运行性能基准标准基准标准大幅优化升级算力充分释放、运行更稳定芯片运行温度降低5℃，缓解热降频问题芯片温控表现易积热、高温降频明显

散热均匀、控温稳定10资料：化合积电、中科院宁波材料所、上海证券报、浙商证券研究所02金刚石热沉：高速成为百亿市场Partone1102

产业链关键环节：金刚石生长与热沉片加工Ø

金刚石热沉片产业链包括原材料、基础衬底制备、金刚石生长、热沉片加工、器件封装集成和终端应用等主要环节，其中金刚石生长与热沉片加工是全产业链的关键环节。Ø

上游：基础衬底制备、金刚石生长、热沉片加工与金属化Ø

中游：金刚石散热片制造Ø

下游：应用上游：原材料及设备CVD/HPHT生长设备碳源气体中游：金刚石散热片制造下游：产品应用CVD金刚石热沉片（多晶/单晶）高功率激光器GaN/SiC射频与功率器件金刚石/金属复合散热片高功率LED电力电子模块（IGBT/SiC）/5G基站PA衬底与窗口材料金属化与键合材料器件级金刚石热扩展层AI芯片12资料：前瞻产业研究院、智研咨询、半导体纵横、化合积电、沃尔德官网、Element

Six官网、国星光电2025年年报、浙商证券研究所02

金刚石热沉产业链关键环节公司Ø

金刚石生长•

材料生长厂商：中兵红箭、黄河旋风、力量钻石、惠丰钻石、四方达、沃尔德、国机精工等•

生长设备厂商：晶盛机电、拓荆科技、中微公司等Ø

热沉片加工•

加工与金属化厂商：中兵红箭、黄河旋风、力量钻石、惠丰钻石、四方达、沃尔德、国机精工等13资料：证券时报、晶盛机电、拓荆科技、中微公司、经济参考报、河南日报、浙商证券研究所02

市场测算逻辑Ø

金刚石散热市场规模（美元）

=

终端高热流密度芯片出货量（量）

×

金刚石散热方案渗透率（%）

×

单芯片配套金刚石散热方案价值量（美元）Ø

变量1：高热流密度芯片出货量•

AI芯片：TrendForce预估2024年全球AI服务器出货量约150万台，并预测2026年将突破200万台。我们假设，单台平均搭载6-8颗

GPU，总量是1200万-1600万颗；2030年随AI

PC/边缘计算普及可达4000万颗以上。SiC功率模块：2026年全球新能源车销量预计约2000-2500万辆，SiC在主驱的渗透率约

40-50%，即约800-1200万辆车使用

SiC主驱模块，加上充电桩及工业模块，我们假设2026年SiC功率模块出货量约1000-1500万套；2030年假设新能车3000-3500万辆，SiC渗透率70%，功率模块出货量2500万套。综合，假设2026年合计约2500万颗；2030年合计约7000万颗。Ø

变量2：金刚石散热方案渗透率•

2025年渗透率较低，2026年随英伟达新一代架构出台，渗透率有望突破；2030年随MPCVD扩产降本，渗透率加速。综合，假设2026年渗透率1%，2030年渗透率12%。Ø

变量3：单芯片金刚石散热方案价值量（价）•

4英寸金刚石散热片售价达到4万元人民币左右，按切4片计算，假设单片的2026年平均价值量

1500美元/套；2030年随规模化制造降本，降至

800美元/套。14资料：TrendForce、NVIDIA官网、DT半导体、IEA、MacMic

Technologies、快科技、证券时报、浙商证券研究所02

市场测算结果Ø

我们测算，2026年，预计全球金刚石热沉散热市场规模约为3.75亿美元Ø

我们认为，2026年是AI算力基建的高峰期，英伟达B系列及下一代GPU，配合新能源车800V架构下SiC模块的普及，高热流密度芯片已经形成一定规模，假设有3000万颗。但因为现在金刚石散热方案价格贵且产能少，渗透率假设1%，按单套AI大尺寸热沉散热方案1500美元，得出市场规模约3.75亿美元。Ø

我们测算，2030年，预计全球金刚石散热市场规模约为67亿美元，2026-2030的CAGR为105%•

我们认为，随着算力需求的攀升，高热流密度芯片在2026-2030年保持30%以上的合理增速，但受益于金刚石散热方案成本降低，渗透率将提升至12%，市场规模测算为67.2亿美元，对应超450亿人民币。指标20260.320270.420280.520290.620300.7高热流密度大芯片出货量（亿）金刚石散热方案渗透率(%)单套散热方案价值量(美元）渗透金刚石方案的大芯片量（亿）市场规模

(亿美元)1.00%15000.00253.753.00%13000.01215.65.00%11000.02527.58.00%10000.0484812.00%8000.08467.215资料：讯石光通讯网、智通财经网、钛媒体、证券时报、英特尔、快科技、浙商证券研究所02

欧美企业主导，突破Ø

全球：ElementSix、A.L.M.T.、II-VI、SmithsInterconnect、AppliedDiamond等欧美日企业占据主导，前三大厂商合计约占全球金刚石散热器市场52%份额Ø

中国：黄河旋风、四方达、力量钻石、中兵红箭、国机精工、沃尔德、惠丰钻石等研发半导体级热沉片/衬底，8英寸和12英寸大尺寸热沉片成为突破口95%Ø

技术路线：海外以MPCVD大尺寸单晶/多晶热沉片和金刚石衬底+液冷方案为主（如ElementSix、DiamondFoundry、Akhan/DTI）；国内则以HPHT+CVD双路线并行，MPCVD聚焦大尺寸热沉片，HPHT侧重小尺寸单晶与成本优势添加标题对比维度海外国内代表企业Element

Six、

II-VI(Coherent

高意)

A.L.M.T.

(住友电工集团)黄河旋风、四方达、力量钻石定位超硬材料、光通信材料龙头/日本精密加工传统超硬材料龙头转型

/MPCVD设备自制降本

/HPHT大单晶技术外溢纯MPCVD多晶/单晶，掌握最高等级热导率（2000+W/m·K）与核心金

MPCVD多晶为主+HPHT单晶辅助，主攻D-SiC复合材料与大尺寸晶圆技术路线属化工艺级散热尺寸多晶热沉通常≤6英寸（更大尺寸受限于长晶均一性及加工成本）BAE系统、射频/光通信大厂国内以8英寸以上大尺寸均温板为突破口光模块/AI芯片/服务器厂应用场景量产阶段产品以高溢价小尺寸器件级热沉为主小批量/放量前夕，2-6英寸开始放量，8英寸刚投产16资料：

OpenPR、TechCrunch、

PRNewswire、Justia、四方达、中兵红箭、中国证券报、财联社、证券时报、人民财讯、人民网、化合积电、各公司官网、浙商证券研究所03相关标的Partone1703

四方达600500400300200100025.00%20.00%15.00%10.00%5.00%Ø

公司是国内规模优势明显的复合超硬材料企业。目前已经形成了以复合超硬材料为核心、以精密金刚石工具及CVD金刚石为新的业务增长点的战略产品体系。Ø

2025年营业总收入5.67亿元；归属于母公司所有者的净利润9318.39万元。2026年一季度营业总收入1.84亿元；归属于母公司所有者的净利润4292.89万元。0.00%-5.00%2021202220232024同比（%）2025类别项目详情营业总收入（百万元）产品与技术

产品名称CVD金刚石散热片核心指标热导率

>2000W/(m·K)16080.00%制备能力具备批量制备英寸级金刚石衬底及薄膜的能力1401201008060.00%40.00%20.00%0.00%应用领域主要应用材料优势GPU散热禁带宽大、击穿场强高、热导率高拓展应用光学窗口、芯片热沉、半导体及功率器件60-20.00%-40.00%-60.00%-80.00%客户验证供货状态基地项目已通过海外客户测试，验证进展符合预期进入小批量供货阶段市场与商业化产能建设4020沙雅年产2.5万片CVD金刚石散热基地02021202220232024同比（%）2025建设目的匹配客户对批量、稳定交付的需求，保障订单顺利落地18净利润（百万元）资料：证券时报、各公司公告、浙商证券研究所03

黄河旋风3,000.002,500.002,000.001,500.001,000.00500.0010.00%5.00%Ø

公司主要经营的产品涵盖超硬材料及制品，超硬复合材料及制品等。主要包括工业金刚石、培育钻石、砂轮、刀具、钻头、锯片等。0.00%-5.00%-10.00%-15.00%-20.00%-25.00%-30.00%-35.00%-40.00%Ø

2025年营业总收入13.56亿元；归属于母公司所有者的净亏损9.5亿元，亏损缩窄。2026年一季度营业总收入3.95亿元；归属于母公司所有者的净亏损9652.64万元，亏损缩窄。0.002021202220232024同比（%）2025营业总收入（百万元）类别详细内容研发项目

启动了“面向高端应用场景的CVD多晶金刚石薄膜开发”项目。2000500.00%1.

多晶金刚石热沉片：成功开发，导热性能达到国外同类水平。

2.

8英寸热沉片：产品进展

研制出国内可量产的最大尺寸产品，子公司河南风优创材料技术有限公司相关生产线已投产。0.00%20212022202320242025-200-400-600-800-1000-1200-500.00%-1000.00%-1500.00%-2000.00%-2500.00%-3000.00%表面质量：多晶金刚石膜双面抛光后，表面粗糙度和翘曲度优于国外同类产品，处于领先水平。

材料特性：具备优异的热学、光学、电学、量子特性及力学声学性能。技术优势1.

产品开发：开展直径3英寸及光学级CVD多晶金刚石薄膜开发。

2.

平台建设：筹建CVD多晶金刚石检测中心。规划产能8英寸金刚石热沉片年产2万片。净利润（百万元）同比（%）19资料：公司公告、黄河旋风活动记录表、浙商证券研究所03

力量钻石10009008007006005004003002001000100.00%80.00%60.00%40.00%20.00%0.00%Ø

公司聚焦培育钻石、工业金刚石、金刚石微粉等超硬材料的研发、生产与销售。已攻克钻石极限生长、金刚石散热片、特种金刚石制备三大核心技术；金刚石散热片热导率达铜的5倍以上，实现航天级散热技术向工业级的转化。Ø

2025年实现营业收入6.32亿元；归属于上市公司股东的净利润为1.09亿元。2026年一季度营业收入1.84亿元，同比增长55.85%；归属于上市公司股东的净利润为3597.56万元。-20.00%-40.00%2021202220232024同比（%）2025营业总收入（百万元）类别项目详情金刚石散热业务

市场阶段已迎来规模化应用窗口期500100.00%80.00%60.00%40.00%20.00%0.00%45040035030025020015010050多家国内知名半导体企业、科技企业积极对接；正推进送样、研发、测试等合作；下游需求热度高涨客户合作项目进展销售模式半导体高功率散热片项目一期已投产产品均出口台湾地区，由合作方台湾捷斯奥公司包销2026年回暖态势进一步明确-20.00%-40.00%-60.00%培育钻石业务行业趋势市场格局同行企业纷纷发布涨价函，行业呈现“淡季不淡”的超预期格局02021202220232024同比（%）2025金刚石微粉业务

业务状况资料已触底企稳，基本无进一步下滑空间净利润（百万元）20：公司公告、证券时报、浙商证券研究所03

沃尔德Ø

公司主营业务为超高精密、高精密刀具及超硬材料制品的研发、生产和销售。