当前，全球AI产业进入算力快速增长期，芯片性能提升与功耗上升之间的矛盾愈发突出。英伟达最新一代Vera Rubin架构GPU集成3360亿个晶体管，单芯片功耗最高可达2300瓦，散热压力较前代显著增加。这也暴露出行业共同难题：传统铜散热技术接近物理极限，难以支撑新一代高性能芯片的散热需求。传统铜散热方案的短板正在集中显现。铜的热导率约为380至400瓦每米开尔文，在满负荷运行仅10分钟后，芯片核心温度可能接近110摄氏度的过热阈值。长期使用中，铜材易氧化老化，寿命通常为3至5年。更关键的是，铜的热膨胀系数与3纳米级精密芯片差异较大，材料界面容易产生微缝，带来漏热和漏电风险。多重因素叠加，使传统方案越来越难以匹配芯片持续升级的需求。业界因此将目光投向第四代半导体材料——金刚石。金刚石的热导率高达2000至2200瓦每米开尔文，是铜的5倍以上。将金刚石与铜复合，可获得热导率达950瓦每米开尔文的新材料，明显高于传统封装材料约200瓦每米开尔文的水平。更重要的是，这类复合材料的热膨胀系数可调，可与半导体材料更好匹配，从而降低芯片工作过程中的热应力。英伟达已在实验中验证其效果：采用钻石散热技术后，GPU在AI及云计算场景下实现性能提升3倍、温度降低60%、能耗降低40%。不过，钻石与铜的复合并不容易。两种材料物性差异极大，类似水滴难以浸润荷叶，要实现长期牢固结合一直是国际性难题。金刚石复合材料硬度高，加工良率难以稳定；同时，有关材料熔点差异较大，也提高了封装工艺难度。这些壁垒长期制约钻石铜复合材料的产业化进程。国内企业瑞为新材料科技有限公司在该领域实现突破。公司团队历经近3年技术攻关，自主开发制造工艺与配方，突破多梯度一体化制造技术，实现了金刚石与铜的稳定牢固结合。其研发的钻石铜复合材料热导率达550至950瓦每米开尔文，热膨胀系数为5.5至7.5（10-6/K），可满足高端芯片的散热需求。该成果在一定程度上打破国外技术壁垒，使瑞为新材成为国内首批实现该类材料批量供货的企业。瑞为新材的产品体系已形成较完整的迭代链条。依托南京航空航天大学的产学研资源，公司推出三代核心产品，分别对应不同应用场景。其中，平面载片类产品采用超薄规格设计，可贴合英伟达GPU核心，实现更短导热路径，缓解芯片核心散热压力。其产品形态与英伟达新一代芯片的散热需求匹配度较高。从产业链视角看，此突破具有现实意义。芯片散热不仅影响性能表现，也直接关系数据中心能耗成本与运维效率。随着AI应用规模化部署，高效散热方案需求有望快速增长。国产企业在关键材料环节取得进展，有助于降低对外依赖与供应链风险，并推动国内芯片产业向高端环节延伸。英伟达已表示，其计划于2026年推出的新一代GPU将采用钻石铜复合散热，并配合45摄氏度温水直液冷方案。这一选择反映了钻石散热路线在高功耗时代的实用性。瑞为新材作为供应链参与方之一，有望在相关产业升级中承担更重要角色。
算力竞争的下半场，既是芯片架构与制程的比拼，也是材料与系统工程能力的较量。热管理从幕后走到台前，反映出高端制造正从“单项突破”走向“体系化协同”。能否在关键材料、工艺装备、应用验证与标准规则上建立可持续能力，将影响对应的产业在新一轮全球算力基础设施建设中的位置与话语权。