事件:近日,北京大学东莞光电研究院与南方科技大学、香港大学组成的联合研究团队,在金刚石薄膜材料制备和应用方面取得重要进展,成功开发出能够批量生产大尺寸超光滑柔性金刚石薄膜的制备方法,为未来金刚石薄膜在电子、光学等多个领域的应用提供了新的可能性。
钻石散热技术作为高算力时代的“终极”解决方案,不仅有望在AI和高性能计算领域发挥巨大作用,还将在电动汽车、太空科技、无人机等多个行业带来革命性的变化。随着技术的不断进步和产业化进程的加速,钻石散热技术将在未来科技发展中占据重要地位。
钻石散热技术被誉为高算力时代的终极散热方案,因其极高的热导率而在多个领域展现巨大潜力。它的热导率达到硅的13倍、碳化硅的4倍,甚至超过铜和银的4-5倍。这一特性使其在半导体、新能源汽车、太空卫星和无人机等行业都有广泛应用。
在半导体领域,钻石散热技术能使GPU和CPU的计算能力提升3倍,同时降低温度60%,减少能耗40%,从而为数据中心节约大量冷却成本。英伟达已经开始试验钻石散热GPU,性能达到了普通芯片的三倍。华为也在不断推进钻石散热技术的研发,公布了多项相关专利,计划在未来应用于高性能计算、5G通信和人工智能等领域。
在新能源汽车行业,超薄钻石纳米膜能大幅提升电动汽车的充电速度,最高可达五倍,同时降低热负荷十倍。这不仅能缩短充电时间,还能延长电池使用寿命。此外,基于钻石技术的逆变器体积缩小六倍,性能更为优越。
在太空卫星领域,钻石散热技术的数据传输速率可提升5-10倍,尺寸减小一半,即使在极端环境下仍表现出色。这对未来的深空探测任务意义重大。
在无人机方面,钻石散热技术解决了续航难题,只需一分钟即可完成充电,大大提升了飞行时间和作业范围。
量子计算与核处理方面,钻石的氮-空位(NV)色心使其成为量子比特的理想载体,具有极高的相干性和稳定性;同时,钻石在核废料处理中展现出强大的抗辐射能力。
目前,美国Akash Systems公司获得美国芯片法案支持,英伟达率先采用钻石散热GPU进行测试实验。国内市场方面,多家公司已经在钻石散热技术上取得突破。华为也公布钻石散热专利,比如,光莆股份持有化合物积电的部分股权,后者已实现了金刚石半导体材料的大规模生产和商业化。根据预测,钻石散热市场规模将从2025年的0.5亿美元迅速增至2030年的152亿美元,复合增长率高达214%,市场前景十分乐观。
相关产业链梳理:
力量钻石:公司主营钻石成品、大单晶金刚石、金刚石微粉。公司全资子公司商丘力量钻石科技中心有限公司与台湾捷斯奥企业有限公司签订,项目主要致力于研究半导体散热功能性金刚石材料开发、应用和推广,提前布局金刚石新应用领域;公司IC芯片加工用八面体金刚石主要在半导体CMP工艺加工制程中应用;
2022年9月公司定增募集资金39.12亿元,用于商丘力量钻石科技产能及研发中心建设等项目,截至2024年半年报募集资金剩余23.83亿元,产能、资金规模及产业资源优势显著。
沃尔德:公司主营超硬刀具、硬质合金刀具、超硬材料、超硬复合材料。金刚石功能材料可用于半导体器件散热用的热沉(2024年10月21日);单晶金刚石热沉产品用于5G微波射频功率放大器的散热,已完成客户两轮测试;
国机精工:公司主营轴承、超硬材料、机床。公司金刚石散热片广泛应用于半导体芯片散热部件,尤其在GaN半导体芯片领域。投资新型高功率MPCVD法大单晶金刚石项目(二期),总投资2.6亿元,建设年产5万片超高导热单晶/多晶金刚石材料生产线和年产60万片高品级大单晶金刚石生产线各一条,项目设计总产能为65万片/年
中兵红箭:公司主营特种装备、超硬材料、专用车及汽车零部件。公司目前已开发出适用于高校院所进行金刚石半导体器件研究的衬底材料
黄河旋风:公司主营金刚石研磨工具、金刚石修整工具、金刚石钻进工具、金刚石锯切工具、金刚石超硬材料刀具。黄河旋风与厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院成立集成电路热控联合实验室,针对5G/6G、AI以及相控阵雷达领域芯片散热难题。公司成功开发出了CVD多晶金刚石热沉片,直径为2英寸,厚度范围在0.3至1毫米之间,热导率超过2000 W/m·K,达到了金刚石的理论热导率值;启动“面向高端应用场景的CVD多晶金刚石薄膜开发”项目
惠丰钻石:公司主营金刚石微粉、金刚石破碎整形料。2023年半年报显示,公司在粤港澳大湾区设立全资子公司深圳惠丰半导体材料有限公司,基于新材料尤其是加工半导体材料等业务
四方达:公司主营聚晶金刚石及其相关制品、CVD培育钻石。四方达天璇功能性金刚石超级工厂投产,为国内最大的CVD金刚石生产基地,主要产品是培育钻石、光学级金刚石、半导体散热用金刚石等
光莆股份:公司主营半导体光电传感器等。公司持股国内钻石散热化合积电(非上市),化合积电已具备较为完整的金刚石半导体材料解决方案,并实现规模化生产。
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