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英伟达钦定!钻石铜 + 45℃温水直液冷引爆 AI 散热革命,中科院、国产厂商集体突围
2026-04-27   浏览 39

          当黄仁勋在 CES 2026 上掷地有声宣布 "我们用 45℃热水冷却超级计算机,无需冷水机组" 时,一场颠覆全球算力散热的技术革命正式拉开帷幕。英伟达新一代 Vera Rubin 平台,单芯片功耗狂飙至2300W、热流密度突破1000W/cm²,传统铜散热 + 低温液冷已有极限。而其独家标配的 **"钻石铜复合散热 + 45℃温水直液冷"** 方案,不仅成为破解 AI"热墙" 的终极密钥,更让中科院宁波材料所、黄河旋风等中国力量站上全球舞台,一个千亿级散热新赛道就此爆发。

一、极限挑战:2300W GPU 逼死传统散热,英伟达为何独宠这套方案?

AI 算力竞赛已进入 "功耗内卷" 的白热化阶段。从 H100 的 700W、H200 的 900W,到 Rubin 芯片的2300W,芯片发热量呈几何级暴涨,传统风冷、铜底冷板 + 15℃低温液冷方案有待提升:

热阻死局:纯铜热导率仅 400W/m・K,面对超 1000W/cm² 的热点,热量堆积无法导出,芯片动辄飙至 100℃降频。

能耗黑洞:传统液冷依赖冷水机组将水温压至 15℃,制冷能耗占数据中心总功耗15%-30%,PUE 居高不下。

成本噩梦:低温液冷需耐腐蚀特种管材、精密温控,全球部署时高纬度、高温地区适配性极差,运维成本飙升。

          英伟达给出的可替代,是 **"钻石铜复合热沉 + 45℃温水直液冷"** 的组合 , 二者缺一不可,没有钻石铜的超高导热,45℃温水根本带不走 2300W 热量。这套方案在 GTC 2026 上实测交出惊艳答卷:芯片结温稳定在 80.9℃以下,热阻降低 28.5%,算力提升 3 倍,制冷能耗直降 40%,PUE 更是压至 1.05-1.10。

二、硬核拆解:钻石铜 + 温水液冷,如何颠覆散热物理极限?

1. 钻石铜复合散热:自然界最强导热,1 秒抹平芯片热点

钻石铜复合材料,是将CVD 培育钻石薄片(100-300μm)与铜基材高效复合,完美融合钻石的极致导热与铜的易加工、高结构强度。          

导热性能逆天:纯钻石热导率达2200W/m·K(铜的 5 倍),复合材料热导率稳定在900-1000W/m·K,是传统封装材料的 4-5 倍。

结构创新设计:英伟达采用 "一级 + 二级封装整合",钻石铜直接作为芯片散热盖(Heat Spreader),瞬间抽走核心热点,再通过一体化微通道冷板均匀散热。

热膨胀完美匹配:热膨胀系数与芯片硅片高度契合,杜绝冷热循环下的界面开裂、漏热风险,适配 - 40℃至 120℃极端工况

三、中国力量突围:宁波材料所领跑,国产钻石铜实现全球首次规模化应用

          近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所功能碳素材料团队的一项突破,让 “金刚石散热” 从技术概念走进现实应用。其研发的高导热金刚石 / 铜散热模组,已成功应用于全球首个兆瓦级相变浸没液冷整机柜解决方案。

          在曙光数创C8000 V3.0解决方案中,这一材料首次规模化应用于散热模组,使芯片模组传热能力提升80%,助力芯片性能提升10%。结合自研国产相变冷媒、浸没式相变液冷换热技术,单机柜功率密度突破900kW(传统液冷方案的3-5倍),散热能力超过200W/cm²,并实现全年自然冷却。

产业落地:依托宁波赛墨科技(中科院 + 华为战略投资)、江西铜业实现规模化量产,同步供货华为、寒武纪等国产 AI 厂商,完成从实验室到国家工程的全链路验证。

与此同时,国内产业链快速崛起,全面对标英伟达供应链:

黄河旋风:建成国内首条 8 英寸钻石热沉片生产线,热导率达 2000-2200W/m・K,成为英伟达钻石铜模组核心供应商。

哈尔滨一盛新材料:获华为哈勃投资,钻石铜产品实现量产,适配昇腾芯片液冷方案。

英维克、高澜股份:拿下英伟达 Rubin 平台微通道冷板、UQD 快接头订单,成为全球液冷核心组件供应商。

这一应用已进入国家超算互联网核心节点,验证了国产金刚石散热技术在极端热流环境下的可靠性,为全球算力产业提供了 “中国方案”。与此同时,行业巨头英伟达也进行布局,其下一代 Vera Rubin 架构 GPU 将全面采用 “钻石铜复合散热 + 45℃温水直液冷” 方案,进一步印证了金刚石散热的全球产业共识。

国内凭借在人造金刚石领域的领先优势,已形成从材料制备到产业化应用的完整布局,以下核心环节将从中受益:

          1.金刚石铜复合材料制备

          金刚石与铜的复合是当前散热应用的核心方向,这类复合材料兼具高导热与易加工特性,是高功率 AI 芯片、兆瓦级算力机柜的理想散热材料,相关企业正加速推进量产,有望抢占市场先机。

          2.CVD金刚石热沉片制造

          CVD金刚石热沉片是产业链中技术壁垒高、价值增量大的环节;其直接贴附于芯片表面散热,承担将热量从芯片内部“抽走”的核心功能。国内首条8英寸生产线已投产,产品热导率达2000-2200W/m·K,通过头部企业验证并批量应用。

          3.复合散热模组与液冷系统集成

          国产的散热模组已适配兆瓦级相变浸没液冷整机柜,实现传热效率与芯片性能双提升。液冷系统集成商在整机柜层面的工程化能力,是金刚石散热材料从实验室走向大规模应用的关键纽带。

          从中国科学院宁波材料所的全球首次规模化应用,到英伟达Vera Rubin架构的全面采用,金刚石散热正经历从“技术验证”到“产业爆发”的关键拐点。当AI算力竞赛进入“纳米级”,散热解决方案也正在迈入“钻石级;这既是产业升级的必然,也是中国高端材料从跟跑到并跑的时代注脚。

四、全行业跟进:谷歌、Meta、华为集体上车,钻石铜液冷成香饽饽

英伟达的标杆效应,迅速引发全球科技巨头集体跟进,**"钻石铜 + 高温液冷"** 成为 AI 算力散热的统一标准:

Meta:下一代 AI 超算全面采用钻石铜冷板 + 50℃温水液冷,PUE 目标降至 1.08,单集群年省电超 1.2 亿度。

微软 Azure:数据中心部署钻石铜浸没液冷方案,适配 AMD MI350X GPU,散热效率提升 60%,建设成本降低 25%。

华为:昇腾 910B、鲲鹏 920 芯片搭载国产钻石铜散热模组,搭配 48℃温水直液冷,整机柜功率密度突破 120kW。

寒武纪:思元 590 芯片采用钻石铜热沉 + 冷板式液冷,单机柜算力提升 40%,能耗降低 35%。

英特尔:至强 Xeon 6 系列服务器推出钻石铜定制散热方案,支持 45℃温水冷却,全面适配 AI 集群。

五、产业爆发:千亿赛道开启,国产替代迎来黄金十年

          随着 AI 服务器渗透率从 2025 年的 20% 跃升至 2026 年的 37%,钻石铜复合散热 + 高温液冷市场迎来爆发式增长。

市场规模:2026 年全球 AI 液冷市场突破170 亿美元,钻石铜散热材料市场规模超80 亿美元,年复合增长率超 120%。

供应链格局:国际上住友电工、Akash Systems 领跑;国内形成宁波材料所 + 赛墨科技、黄河旋风、一盛新材的第一梯队,快速实现国产替代。

核心价值:单台 AI 服务器需1-2 片钻石铜热沉、8-12 个液冷接头、1 套微通道冷板,单机柜价值超 5 万元,随着 Rubin、昇腾等平台放量,产业链订单将持续爆发。

结语:散热革命,中国从不缺席

       从英伟达 Rubin 平台的官方标配,到国家超算中心的规模化落地,钻石铜复合散热 + 45℃温水直液冷已不仅仅是一项技术创新,更是定义 AI 算力上限的战略核心。中科院宁波材料所的技术突破、黄河旋风等企业的产业落地,让中国在这场全球散热革命中从跟随者变为引领者。

          金刚石相关供应商推荐

          过去十年,金刚石/铜复合材料因成本和工艺难度,主要活跃在尖端科研领域。而联想的规模化搭载,标志着该材料的供应链和加工精度已达到消费级量产水平。随着界面改性技术和成形工艺的不断成熟,金刚石铜将不再仅仅是散热器的配角,它将作为新一代热管理系统的“核心骨架”,支撑起未来更高集成度、更强算力的电子时代 。

          金刚石热管理材料国内外供应商目前有Element Six、A.L.M.T. Corp、Diamond Foundry、Applied Diamond、Diamond Materials、Leo Da Vinci Group、DiamNeX、惠丰金刚石、黄河旋风、三磨所、普莱斯曼、飞孟金刚石、宁波晶钻、哈尔滨一盛 、中南钻石、沃尔德、四方达、豫金刚石、晶信绿钻、无限钻、德润斯、昌润极锐、百利来、化合积电、洛阳誉芯、中材高新、碳真芯材、先端晶体、长飞光纤、有研集团、赛墨科技、瑞为新材料、瑞世兴、北京安泰钢研超硬材料制品有限责任公司、江阴市辉龙科技股份有限公司、成都格莱希材料科技有限公司、河南联合精密材料股份有限公司、宁波硅港复材科技有限公司、长沙升华微电子材料有限公司、尤品新材料、上海昌润等企业积极布局产业赛道,并积极推出金刚石热管理产品。