近日，美国麻省理工学院研究团队给氮化镓芯片嵌入一层超薄单晶金刚石，突破了高功率无线芯片散热瓶颈，并制备出性能创纪录的无线功率放大器，此事引起广泛关注。[淘股吧]
记者注意到，随着AI算力快速发展，人工智能数据中心（AIDC）和AI算力芯片的散热成为产业发展新瓶颈，金刚石（及金刚石复合材料）、碳化硅（SiC）等新材料以及由此制备的新器件成为产业“刚需”和资本市场关注焦点，力量钻石、晶盛机电等多家A股上市公司积极加码布局。
AI算力爆发引发“热危机”
随着AI大模型训练、推理对算力需求持续提升，散热成为芯片设计、智算中心等领域高频提及的关键词。
“芯片功耗与热流密度指数级增长、机柜功率密度大幅跃升、数据中心PUE（电能利用效率）管控标准持续收紧，都导致传统的散热方案开始失效。”对此，有半导体业内人士表示，AI算力爆发正在引发“热危机”，带动散热材料技术革命。
在芯片端，更高的算力密度、更复杂的封装，正在导致单芯片功率激增。以英伟达GPU为例，英伟达H100 GPU的功耗约700W，Blackwell架构B300预计接近1400W，最新的Rubin架构芯片功耗预计突破1500W。对比传统数据中心CPU不到300W的功耗，AI芯片发热强度提升数倍，传统风冷方案已经“无能为力”。
有数据显示，芯片结温持续走高，会触发硬件自动降频，算力大幅损失，还会出现芯片失效等故障，从而大幅缩短AI服务器使用寿命。
在AIDC端，AI服务器单机柜功率因算力密度升级，已普遍突破120kW，大幅超过传统风冷散热的有效功率密度上限20—50kW/柜，给AIDC带来局部过热风险。与此同时，政策对数据中心PUE的要求不断提升，也迫使业界不断寻求更优的散热方案。
此外，先进封装和第三代半导体用量提升，也放大了芯片散热的痛点。在Chiplet、2.5D/3D先进封装结构下，多层芯片垂直堆叠导致层间积热、热串扰问题严重，传统平面散热结构无法穿透多层芯片导出内部热量。碳化硅、氮化镓等第三代半导体第三代半导体：BK09522624.67 0.11% +自选材料广泛应用于功率器件，高压高频下单位面积发热量远超硅基芯片，对散热基板、导热材料提出新需求。