热管理材料:钻石散热,高算力AI时代的终极方案

文摘   2025-01-20 23:52   浙江  

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写在前面:

今天小编在开年会,喝了两壶。回来后就直接躺床上睡了一觉,梦中就记得还有一件事情没有做,就是没有还发布今天的微信。

爬起来,开始编辑微信。

为啥会发布这篇文章,因为小编一直对散热念念不忘的。

投资逻辑:

钻石:“终极”半导体材料,“六边形战士”

随着半导体遵循着摩尔定律纳米制程进步、TDP(热设计功耗)上升,芯片热流密度变得越来越高,散热革命成为 AI、HPC 时代最大挑战。当芯片表面温度达到 70-80℃时,温度每增加1℃,芯片可靠性就会下降10%;设备故障超过55%与过热直接相关。金刚石是已知热导率最高的材料,热导率达硅(Si)13倍、碳化硅(Sic)4倍,铜和银4-5倍,并具有超宽禁带半导体优异特质,被视为“第四代半导体”或“半导体终极材料”。与 SiC 相比,钻石芯片成本可便宜 30%,所需材料面积仅为 SiC 芯片 1/50,减少3倍能量损耗,并将芯片体积缩小4倍。

钻石散热:高算力时代“终极”方案,打开AI潜力的钥匙

钻石散热方案在高效能电子产品应用潜力广阔,未来每台电脑、汽车和手机都有望装上钻石。

半导体领域,“钻石冷却”技术可让 GPU、CPU 计算能力提升 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。

新能源汽车领域,超薄钻石纳米膜助力电动汽车充电速度提升5倍,热负荷降低10倍。基于钻石技术的逆变器体积小6倍,性能更卓越。

太空卫星领域,数据速率提升 5-10 倍,尺寸减小 50%,并在严酷的太空环境中表现更稳定。

无人机领域,无人机仅需1分钟就能充满电,金刚石吸收产生高密度激光束,解决续航问题。

基于独特物理特性,钻石还在量子计算、核处理等方面打开应用潜力

产业化开启“从0到1”阶段,国内培育钻石产业链大放异彩

钻石散热产业链开启“从0到1”临界点,全球各项应用加速落地。美国AkashSystems 公司获得美国芯片法案支持,体现了对钻石散热前景的充分认可:英伟达率先采用钻石散热 GPU 实验,性能是普通芯片的三倍;华为接连公布钻石散热专利,坚定入局,未来有望在高性能计算、5G 通信、人工智能等领域广泛应用;国内公司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(未上市,光莆股份有持股)。钻石散热市场规模有望由2025年 0.5 亿美元(渗透率不足 0.1%)增长至 152 亿美元(渗透率约 10%),复合增速 214%,市场前景可观。我国人造钻石产业链具备绝对成本优势,人造金刚石产量占全球总产量的 90%以上。国内培育钻石企业积极布局“钻石散热”技术并在半导体衬底、热沉等方面取得突破。2024年8月,商务部、海关总署开始对人造金刚石设备和技术进行出口管制。

投资建议:钻石散热作为下一代散热技术,在AI时代具备划时代意义和产业化潜力。我国具备完整的产业链,同时对上游材料进行出口限制,产业化正处于“从0到1”阶段,开发进度毫不逊于海外。在全球高算力时代,我国有望站在科技制高点。

风险提示:钻石散热产业化不及预期;供应链发展不及预期。




来源:开源证券,版权归原始作者所有

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