Diamond Foundry 推出全球首片 200 毫米（8 英寸）单晶金刚石晶圆 D200mm，单晶金刚石热导率可达 2000W/(m・K) 以上，大约是铜的 5 倍，同时本身是电绝缘体，不会造成短路。
AI 大算力芯片的核心瓶颈是局部热点，哪怕后端配套液冷，芯片内部晶体管区域热量堆积也会拉高峰值温度、限制主频、缩短寿命。这片金刚石晶圆作为衬底直接和硅芯片键合，把热点热量横向摊开、快速导出，解决千瓦级 AI 加速卡的近端散热难题；200mm 规格和传统 8 英寸半导体产线兼容，不用重新搭建产线，是金刚石散热从实验室走向规模化芯片封装的关键里程碑。
单晶金刚石晶圆核心能力清单
- 超高导热：单晶金刚石热导率约 2000~2200 W/(m・K)，铜约 400 W/(m・K)，散热能力达到铜的 5 倍
- 绝缘特性：天然电绝缘，可直接贴合芯片裸片，不需要额外绝缘层，简化封装结构
- 热膨胀匹配：热膨胀系数和硅接近，高低温循环下热应力小，降低开裂风险
- 晶圆规格：200mm（8 英寸）整片连续单晶，非拼接、非多晶
- 目标场景：AI GPU、HBM 堆叠算力芯片、高频功率器件
- 生产特点：CVD 培育金刚石，产线采用碳中和方案
主流散热衬底材料对比表
| 材料 | 热导率 W/(m・K) | 电气属性 | 适合场景 | 短板 |
|---|---|---|---|---|
| 单晶金刚石 | 2000~2200 | 绝缘 | AI 芯片热点散热 | 制备难度极高、成本昂贵 |
| 碳化硅 SiC | 400~490 | 半导体 | 新能源车功率器件 | 导热远低于金刚石 |
| 铜 | 约 400 | 导体 | 传统散热盖板 | 导电，不能直接贴芯片电路区 |
| 硅 | 约 150 | 半导体 | 芯片本体 | 导热弱，热量容易堆积 |
金刚石衬底散热落地流程
- 后道精加工：原生金刚石晶圆抛光、减薄、表面原子级平整处理
- 异质键合：把金刚石衬底和硅晶圆做原子键合，紧贴晶体管有源区
- 晶圆工艺：复用现有 8 英寸产线光刻、刻蚀、清洗流程
- 封装集成：和 HBM、散热冷板一起组装成算力模块
- 可靠性测试：高温老化、热循环、热阻测试
- 批量试点：优先用于高端训练 AI 芯片，逐步扩大应用
关键边界说明
目前对外展示的是刚生长完成、还没有抛光的原生样品，还没进入商用阶段，良率、加工工艺、成本都还需要持续迭代。Diamond Foundry 的长期路线是在 2030 年前冲击 300mm（12 英寸）单晶金刚石晶圆，匹配当前最主流先进芯片产线。
【相关 FAQ】
问题 1：单晶金刚石导热是铜的 5 倍，为什么之前一直没法用来给 AI 芯片散热？
回答 1：之前很难长出大尺寸整片单晶金刚石，大多只能做小碎片；多晶金刚石晶界会阻挡热量传导，导热大打折扣，直到这片 200mm 整片单晶金刚石突破尺寸瓶颈。
问题 2：金刚石是绝缘体，会不会影响散热？
回答 2：不会，导热靠晶格振动传递热量，和导电无关；恰恰因为绝缘，金刚石可以直接贴在芯片晶体管区域，不像铜这类导电金属，必须加绝缘隔离层，减少额外热阻。
问题 3：200mm 单晶金刚石晶圆，是直接代替液冷吗？
回答 3：不是替代液冷。金刚石是芯片内侧的近端散热衬底，负责摊平芯片内部热点；热量依然会传递到外部冷板，液冷还是负责最终带走热量。
问题 4：单晶金刚石和多晶金刚石有什么差别？
回答 4：单晶金刚石是一整块连续晶体，导热性能最优；多晶金刚石由无数小晶粒拼接，晶界阻碍热量传递，热导率明显下降，性能达不到 AI 芯片热点散热要求。
问题 5：这项技术什么时候可以在 AI 服务器上大规模使用？
回答 5：目前属于技术里程碑样品，抛光、键合、良率、成本都还有大量研发工作，短期不会大规模普及，先在高端算力芯片小批量试点。
【参考资料】
[2026-11-05]（D200mm: A New Scale for Single‑Crystal Diamond）Diamond Foundry 官网
[2026-11-10]（全球首个 200mm 单晶金刚石晶圆问世）新浪财经
[2026-11-09]（金刚石衬底：AI 芯片近端散热方案解析）36 氪
[2026-11-08]（单晶金刚石热管理白皮书）半导体行业观察
【免责声明】
本文内容基于 Diamond Foundry 官方发布信息、行业媒体报道整理，200mm 单晶金刚石晶圆尚处于研发样品阶段，抛光良率、键合工艺、成本、量产时间表都未确定；实际芯片散热效果受键合工艺、封装方案影响，本文资讯仅作为技术科普参考，不构成采购、投资决策依据。