在人工智能驱动全球数字经济的今天，『数据中心』正面临一个严峻的物理瓶颈：超过一半的电力并非用于计算，而是消耗在『芯片』散热上。 传统的铜基散热方案已接近物理极限，成为制约算力提升的最大障碍。 然而，一场静悄悄的冷却革命正在发生，而其核心材料,人造工业级金刚石，竟有超过95%的产量掌握在中国手中。
中国不仅在原材料供应上占据绝对主导，更在金刚石散热片的制造、『芯片』级集成技术等高端应用上快速突破。 2025年10月，中国对超硬材料实施的出口管制，如同一纸宣言，凸显了这种深藏于『芯片』内部的“冷却霸权”的战略价值。 这不仅仅是材料的竞争，更是未来算力格局的基石。
金刚石被誉为解决『芯片』散热问题的“终极方案”，其导热能力是传统铜材料的5倍以上。 当『芯片』计算产生局部高温“热点”时，金刚石能像一条“导热高速公路”，瞬间将巨大热量均匀散布到整个散热结构中。
这种能力直接带来了双重节能效果：一方面，它通过迅速降低『芯片』工作温度，显著抑制了晶体管因高温产生的“漏电流”，让『芯片』自身计算更“省劲”；另一方面，外部冷却系统如空调和液冷的负荷也大幅减轻。 实测数据显示，采用金刚石散热技术可使GPU/CPU计算能力提升3倍，温度降低60%，整体能耗减少40%。
面对高功率『芯片』产生的数百甚至上千W/cm2的热流密度，将金刚石与微通道冷却技术结合被认为是极具前景的工程路径。 金刚石微通道基板能直接与『芯片』接触，负责将热量快速导入冷却液。
然而，这项技术也面临界面结合、热应力控制以及高精度加工等技术瓶颈。
中国在人造金刚石领域已建立起无可争议的全球优势。 数据显示，中国工业级金刚石产量占全球总产量的95%以上，形成了绝对的供应主导地位。 其中，河南省贡献了全国90%的工业金刚石和80%的培育钻石产能，构建了完整的产业链体系。 这种优势不仅体现在规模上，更体现在技术突破上。 国内龙头企业如国机精工已能生产用于AI『芯片』和高性能计算CPU/GPU的单晶金刚石散热片，并向华为等客户供货测试。
华为在金刚石散热技术上的专利布局展示了中国企业在系统集成层面的深度思考。 其专利覆盖了从材料设计、键合封装到系统集成的全链条。 例如，一项专利通过在钝化层表面设计凹槽结构，使金刚石散热层垂直嵌入，增大了接触面积，降低了热阻。
另一项与哈尔滨工业大学联合开发的“硅和金刚石三维集成『芯片』混合键合方法”，为3D封装『芯片』的“堆叠发热”问题提供了系统性解决方案。
在基础材料研究方面，中国科研团队也取得了关键突破。 中南大学马莉团队提出了一种多级界面层设计策略，成功制备出热导率达743 W/m·K的金刚石/铜复合材料，其热膨胀系数降至4.5×10/K，与主流『半导体』材料良好匹配。 更重要的是，该材料在经历100次热循环后，热扩散系数仅下降20.7%，解决了长期困扰工程应用的热稳定性难题。
中国在电力资源方面的结构性优势进一步强化了其在金刚石和『数据中心』产业的竞争力。 数据显示，2024年中国发电量全球占比达32.3%，超过10万亿千瓦时。 值得注意的是，中国人造金刚石产业已在利用绿电生产，每克拉能耗成本仅为美国的五分之一。 这种能源优势未来可直接延伸至『数据中心』的运营环节。
全球『数据中心』市场目前仍由美国主导，超大规模『数据中心』容量有62%集中在20个大都市，其中美国占据14席。 然而，散热效率和能源成本正成为新的竞争维度。 面对AI『服务器』功耗持续攀升的挑战，液冷技术已成为必然趋势。 当单机柜功率密度超过40-60kW时，风冷方案已逼近极限，必须转向液冷。 金刚石材料的应用，恰好与这一技术演进方向高度契合。
美国政府对此领域的关注从其对初创公司Akash Systems的资助中可见一斑。 美国商务部向其提供了包括税收抵免在内共计6820万美元💵的资助，用于发展用于AI、『数据中心』等市场的金刚石冷却『半导体』技术。 Akash Systems的方案可将GPU温度降低10-20摄氏度，为『数据中心』节省数百万美元💵冷却成本。 这从侧面印证了金刚石散热技术的战略价值和国际竞争的激烈程度。
中国在金刚石散热领域的应用正从实验室走向产业化。 华为联合厦门大学团队，成功将多晶金刚石衬底集成于先进玻璃转接板背面的封装结构中，攻克了高温热处理中易碎裂的难题。 这种技术不仅服务于『智能手机』散热，更适用于高算力、低延迟的5G通信『芯片』和AI加速『芯片』封装需求。
随着5G、人工智能、量子计算等前沿科技快速发展，高效散热已成为产业刚需。
例如，在『新能源』汽车领域，金刚石材料可将电动汽车充电速度提升5倍，同时让逆变器体积缩小6倍。
2025年10月中国实施的出口管制，覆盖了从人造金刚石微粉、单晶到特定规格的金刚石线锯和砂轮等产品。 这一举措精准地限制了用于高端工业和高科技领域的关键材料与技术，而将用于装饰的培育钻石排除在外。
全球超大规模『数据中心』的分布格局正在经历微妙变化。 虽然美国弗吉尼亚北部与中国大北京地区仍是全球容量最大的两个区域，但电力供应已成为选址时最关键的指标。 这一变化使伦敦、纽约等传统经济中心在『数据中心』布局上处于劣势，而电力资源充裕的地区更受青睐。 中国的电力优势与金刚石散热技术相结合，为其打造全球『数据中心』核心基地提供了独特条件。
在技术演进路径上，中国企业正从材料开发、封装集成到系统热管理进行多层布局。 CVD技术的进步使得2英寸多晶金刚石热沉片已经量产，热导率突破2000 W/m·K。 香港大学与南方科技大学团队则成功制备出亚微米级柔性金刚石膜，热导率达1300 W/m·K，为可穿戴设备等新应用提供了可能。
金刚石在功率『半导体』器件的散热应用主要呈现三种形式：作为钝化层直接沉积在器件顶部、作为衬底材料、以及作为封装热沉并在其中构筑微通道结构。
中国市场对金刚石热管理材料的需求持续增长。 2023年中国人造金刚石行业市场规模约为48.0亿元，预计到2026年，工业金刚石市场规模将达55.2亿元。 虽然目前大部分市场仍集中于建筑石材切割工具等领域，但高附加值的『半导体』散热应用正成为增长最快的方向。
