原创 金刚石薄膜重大突破！A股闻风掀起涨停潮，AI散热新时代开启！

12月19日，北京大学东莞光电研究院王琦研究员携手南方科技大学及香港大学精英团队，在金刚石薄膜材料制备和应用方面取得重要进展，成功研发大尺寸超光滑柔性金刚石薄膜的高效批量制备技术方法。

受该利好消息刺激，今日A股培育钻石板块逆势飙升，惠丰钻石股价飙升，录得30厘米的涨停佳绩，力量钻石强势封板20%，四方达大涨幅逼近20%，黄河旋风亦霸气涨停！

北京大学东莞光电研究院王琦研究员携手南方科技大学李携曦教授、香港大学Yuan Lin教授及褚智勤教授等顶尖学者，共同在金刚石薄膜领域取得里程碑式成就。团队成功研发出可批量生产大尺寸、超光滑、柔性金刚石薄膜的创新制备技术，并于2024年12月18日在《自然》（Nature）期刊发表题为'Scalable production of ultraflat and ultraflexible diamond membranes'的研究成果。此项技术能制备出面积达2英寸晶圆、厚度仅亚微米级、表面粗糙度低于纳米且可360°弯曲的超柔性金刚石薄膜。这些高品质薄膜以独特的超柔性更使其能直接应用于弹性应变工程和变形传感领域，超越了传统厚金刚石薄膜的局限性，使得应用领域大大拓宽。

金刚石（钻石），凭借其超宽禁带、卓越导热性、高载流子迁移率及强大的击穿电场强度，被誉为半导体材料中的'六边形战士'与'终极半导体'。随着技术革新不断突破，金刚石在半导体、量子计算、军事技术等高端科技领域的应用版图持续扩张，未来有望发挥举足轻重的角色。2024年8月，我国启动对人造金刚石设备与技术的出口管制，凸显其战略价值属性。

据市场调研机构Virtuemarket数据显示，2023年全球金刚石半导体基材市场价值已达1.51亿美元，并预计至2030年底将增长至3.42亿美元，2024年至2030年间的预测复合年增长率高达12.3%。我国人造钻石产业链凭借其突出的成本优势，在全球市场中独占鳌头，产量已稳居世界总产量的九成以上。国内力量钻石以2022年规划产能超过200万克拉，稳居行业第一。此外，中晶公司、沃尔德、国机精工、富耐克等企业也积极推进新的产能扩建项目，共同推动我国人造钻石产业的蓬勃发展。

随着半导体技术不断遵循摩尔定律向更精细的纳米制程推进，TDP（热设计功耗）持续上升，芯片内部的热流密度也随之急剧增加，散热难题已然成为AI与高性能计算（HPC）领域亟待解决的核心挑战。当芯片表面温度攀升至70-80℃区间时，每增加1℃，其可靠性就会显著降低10%，而过热更是直接引发了超过半数的设备故障。金刚石是已知热导率最高的材料，其热导率是硅的13倍、碳化硅的4倍，以及铜和银的4-5倍，是当之无愧的理想散热材料。

相较于碳化硅，金刚石芯片在成本效益上展现出显著优势，理论上能够降低高达30%的成本。同时，其所需材料面积仅为硅基芯片的1/150，极大地节省了空间。在能效方面，金刚石芯片能够减少3倍的能量损耗，并且使芯片体积缩小至原来的1/4。金刚石的应用可使GPU、CPU性能提升3倍，温度降低60%，能耗降低40%，为数据中心节省数百万美元的冷却成本。

当前，钻石散热产业链正处于“从0到1”的临界点，全球范围内的各项应用正加速落地。美国AkashSystems 公司获得美国芯片法案支持，充分体现了美国对钻石散热前景的十分认可。英伟达已率先启动了钻石散热GPU的实验项目，其展现出的性能是普通芯片的三倍之多。此外，近日西班牙政府喜获欧洲委员会批准，将向人造金刚石制造商Diamond Foundry注资8100万欧元，以助力其在西班牙兴建金刚石晶圆厂。这座工厂预计于2025年启动单晶金刚石芯片的生产，标志着全球首座金刚石晶圆厂的诞生。

国内相关企业也正踊跃布局“钻石散热”技术，并在半导体金刚石衬底、薄膜及热沉等关键环节取得了显著突破。华为公布一项名为“一种半导体器件及其制作方法、集成电路、电子设备”的专利，其中涉及到金刚石散热技术。此外，力量钻石、沃尔德、国机精工、中兵红箭、黄河旋风、惠丰钻石及四方达等公司，在人造钻石用于半导体衬底、薄膜及热沉方面的应用取得突破。我国凭借完备的金刚石产业链优势，并通过对上游关键材料实施出口管控，正稳步推动钻石散热技术产业化进程，其发展速度与海外相比毫不逊色。