AI晶片散熱卡關！中國押寶「鑽石」搶攻百億元商機　美國又要落後？

隨著AI晶片散熱技術已達物理極限，業界尋求不同材質的可行性，耐熱、絕緣、導熱的「鑽石」成為新選擇。掌握全球一半實驗室培育鑽石的中國，正積極研發應用於AI的工業鑽石，期盼開拓規模達百億元的市場，也希望為美中科技大戰搶得先機。

AI晶片散熱的瓶頸

熱，正是AI晶片的一大罩門。單顆晶片的熱設計功耗從過去的1000W，到輝達最新Vera Rubin推升到2300W，運用銅、鋁等材料的氣冷散熱只能做到約500到800W/m·K，進一步的液冷可達1000至2000W/m·K，已達物理天花板。

這時，鑽石成了選項之一。鑽石的熱導率是銅的5倍、矽的13倍，能幫助晶片更快把熱帶出。它亦是天然的電絕緣體，可以直接貼合晶片不必擔心短路，且熱膨脹係數與矽晶片相近，反覆冷熱也不易開裂脫層，成為AI散熱的新選項。



中國的優勢

早在1963年，中國成功培育了第一顆人造鑽石，經過60多年發展，中國培育鑽石產量已佔全球63%，預計2030年產量來到5200萬克拉。其中8成產量來自河南，被喻為「鑽石之都」。

據路透社報導，隨著珠寶飾品鑽石價格走跌，同行競爭加劇，製造商加速轉型，工業用鑽石就是一途。業者直言，珠寶級鑽石毛利率約30%至40%，工業用鑽石則可達50%。

「嘉瑞福鑽石」每年生產200萬克拉實驗室培育鑽石，其中約70%用於珠寶業，創辦人馮燦軍看好AI鑽石晶片前景，打算2030年前將功能性材料比重提高至50%以上，珠寶比例降至30%。

河南力量鑽石也計畫投入10億人民幣資金，用於生產功能性鑽石。

報導指出，如果人造鑽石能在人工智慧散熱領域取得廣泛運用，中國高產量的優勢，可能成為美國供應鏈的另一項弱點。這一轉變可能使鑽石產業在中美科技競爭中具有更重要的戰略意義。



尚待突破技術

不過，鑽石要應用於AI晶片還有一大段路要走。

據中國媒體報導，目前實際運用的層面為，把人造鑽石微粉與高純度銅結合，形成「鑽石銅」材料用於散熱，熱導率可達700至800W/m·K，效果比傳統銅鋁合金更好。聯想推出的Yoga Slim 7i Ultra筆電，即聲稱導入這項材料。

往上一級的是多晶鑽石散熱基板，熱導率1800W/m·K，適合大面積基板運用，據稱中國已實現規模化量產。

再往上則是單晶鑽石，熱導率可超過2000W/m·K，但其生長速度極慢、尺寸受限，切割拋光環節難度極大，加工良率、介面熱阻等問題，都仍待突破，離量產還有不小距離。

中媒先前報導，華為、台積電正研究鑽石晶片，台積電對路透不予評論，華為則未回應。而英特爾執行長陳立武曾透露，個人投資一家實驗室培育鑽石製造商Diamond Foundry，致力於開發鑽石晶片。

其餘還有德國的漢高公司、美國的陶氏化學，以及日本的信越化學都在進行相關鑽石散熱材質的研發，工業用鑽石市場潛力無限。