廣東
研究了下金剛石，重要性居然如此之高，難怪我國(guó)會(huì)實(shí)施出口管制??！以規(guī)模越來(lái)越大、重要性越來(lái)越高、耗電量越來(lái)越多的數(shù)據(jù)中心為例：人造工業(yè)級(jí)金剛石正是這一賽道中技術(shù)含量最高、潛力最大的方向之一。
金剛石：數(shù)據(jù)中心的“冷卻心臟”
隨著AI算力需求爆炸式增長(zhǎng)，芯片散熱問(wèn)題日益嚴(yán)峻——數(shù)據(jù)中心超過(guò)一半的電力消耗并非用于計(jì)算本身，而是以熱能形式被浪費(fèi)掉。傳統(tǒng)散熱材料已逼近物理極限，而金剛石憑借超越銅5倍的導(dǎo)熱率，成為解決散熱問(wèn)題的“終極方案”。
人造工業(yè)級(jí)金剛石在數(shù)據(jù)中心的地位主要集中在兩個(gè)方面，其一是“散熱效率的革命”：芯片計(jì)算時(shí)會(huì)產(chǎn)生“熱點(diǎn)”（局部溫度極高的區(qū)域），如果散熱不及時(shí)，芯片整體溫度會(huì)越來(lái)越高高。
傳統(tǒng)方案往往是使用銅等金屬散熱，但銅的導(dǎo)熱速度相對(duì)較慢，好比用一條普通公路來(lái)疏散擁堵的車輛，效率有限，已成為數(shù)據(jù)中心擴(kuò)大規(guī)模的主要瓶頸。
目前，多家機(jī)構(gòu)、企業(yè)正在研究使用金剛石方案，專家發(fā)現(xiàn)：金剛石的導(dǎo)熱能力比銅強(qiáng)幾倍，而銅通常用作芯片散熱器的材料。換言之，金剛石是導(dǎo)熱的“高速公路”，能瞬間將熱點(diǎn)產(chǎn)生的巨大熱量均勻地散布到整個(gè)散熱結(jié)構(gòu)中。
這意味著：數(shù)據(jù)中心若采用大量的金剛石導(dǎo)熱，空調(diào)和液冷系統(tǒng)等散熱設(shè)備需要對(duì)抗的熱量峰值更低、熱源更分散，不需要像以前那樣“全力運(yùn)轉(zhuǎn)”來(lái)給芯片降溫，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的作用。
除了“間接節(jié)能”外，還有“直接節(jié)能”的作用：晶體管在高溫下會(huì)產(chǎn)生顯著的“漏電流”——也就是電流不受控制地泄漏掉了，這部分泄漏的電能幾乎100%轉(zhuǎn)化為無(wú)用的熱量。
這形成了一個(gè)惡性循環(huán)：芯片發(fā)熱——溫度升高——漏電流加劇——更加發(fā)熱——需要更多能量驅(qū)動(dòng)芯片。
金剛石通過(guò)迅速帶走熱量，將芯片始終維持在一個(gè)較低的工作溫度，這極大地抑制了漏電流的產(chǎn)生。
結(jié)果就是：驅(qū)動(dòng)同一個(gè)計(jì)算任務(wù)，芯片本身消耗的凈電能變少了。這是一種更直接、發(fā)生在芯片內(nèi)部的“省電”。
換言之，金剛石憑借“導(dǎo)熱高速公路”的能力，首先直接降低了芯片的“漏電流”，讓芯片自身干活更“省勁”（直接省電）；同時(shí)，它讓外部的空調(diào)、風(fēng)扇等散熱系統(tǒng)工作負(fù)荷大減（間接省電）。
兩者疊加，共同實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心的電力節(jié)約——優(yōu)秀的散熱能力意味著芯片可以在更高的功率下穩(wěn)定工作而不至于過(guò)熱燒毀。這將允許科學(xué)家設(shè)計(jì)性能更強(qiáng)、算力更密集的服務(wù)器，擴(kuò)大數(shù)據(jù)中心規(guī)模。
原本需要十臺(tái)服務(wù)器完成的工作，現(xiàn)在可能五臺(tái)更高性能的服務(wù)器就能完成。這意味著：同等需求下，維持更少服務(wù)器運(yùn)行所消耗的總電量自然就降低了。
實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示：這項(xiàng)技術(shù)可使GPU/CPU計(jì)算能力提升3倍，溫度降低60%，能耗減少40%。對(duì)于耗電量巨大的數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，這不僅意味著電費(fèi)的大幅削減，更是突破算力瓶頸的關(guān)鍵。
除了散熱應(yīng)用，金剛石本身還具有作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的巨大潛力。研究顯示，金剛石中的氮晶格空位能夠用于三維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，其存儲(chǔ)密度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)DVD，且數(shù)據(jù)保存時(shí)間理論上可永久保持，為未來(lái)高密度、低能耗數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供了新方向。
中國(guó)人造金剛石產(chǎn)業(yè)，已處在全球主導(dǎo)地位
中國(guó)在人造金剛石領(lǐng)域已建立起無(wú)可爭(zhēng)議的全球優(yōu)勢(shì)。數(shù)據(jù)顯示：中國(guó)工業(yè)級(jí)金剛石產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的95%以上，形成了絕對(duì)的供應(yīng)主導(dǎo)地位。其中，河南省更是貢獻(xiàn)了全國(guó)90%的工業(yè)金剛石和80%的培育鉆石產(chǎn)能，構(gòu)建了完整的產(chǎn)業(yè)鏈體系。
這一產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)不僅體現(xiàn)在規(guī)模上，更體現(xiàn)在技術(shù)突破上。國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)（國(guó)機(jī)精工）已能生產(chǎn)用于AI芯片和高性能計(jì)算CPU/GPU的單晶金剛石散熱片，并向華為等客戶供貨測(cè)試，顯著降低了芯片工作溫度。
中國(guó)金剛石產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，還源自全產(chǎn)業(yè)鏈的布局——從幾乎完全由中國(guó)主導(dǎo)的六面頂壓機(jī)核心裝備，到化學(xué)氣相沉積設(shè)備約50%的全球市場(chǎng)份額，國(guó)產(chǎn)設(shè)備不僅技術(shù)領(lǐng)先，更將人造金剛石成本降至全球最低，為大規(guī)模應(yīng)用掃清了障礙。
電力資源與出口管制的戰(zhàn)略布局
中國(guó)在電力資源方面相比其他國(guó)家具有明顯優(yōu)勢(shì)，以2024年為例：Energy Institute發(fā)布的統(tǒng)計(jì)報(bào)告說(shuō)，全球發(fā)電總量約為31.256萬(wàn)億千瓦時(shí)，中國(guó)占比32.3%，也就是發(fā)電量超過(guò)了10萬(wàn)億千瓦時(shí)。
美國(guó)2024年的發(fā)電量大約是中國(guó)的45%，而日本、德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、俄羅斯等國(guó)就更差勁了?？紤]到我國(guó)還在修建更多的水電站、風(fēng)電站、光伏電站、核電站、儲(chǔ)能電站，未來(lái)的優(yōu)勢(shì)會(huì)更大。
值得一提的是，中國(guó)人造金剛石產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在利用綠電生產(chǎn)，每克拉能耗成本僅為美國(guó)的五分之一，這種能源優(yōu)勢(shì)未來(lái)可進(jìn)一步延伸至數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)。
2025年10月，中國(guó)決定對(duì)超硬材料相關(guān)物項(xiàng)實(shí)施出口管制，覆蓋了從人造金剛石微粉、單晶到特定規(guī)格的金剛石線鋸和砂輪等產(chǎn)品。這一舉措凸顯了高端金剛石材料的戰(zhàn)略稀缺性，意味著其他國(guó)家難以輕易獲取這些關(guān)鍵材料。
在這樣的大背景下，結(jié)合中國(guó)在金剛石材料供應(yīng)、散熱應(yīng)用技術(shù)和電力資源的多重優(yōu)勢(shì)，建議其他國(guó)家——包括美國(guó)、歐洲、日韓，來(lái)中國(guó)建設(shè)數(shù)據(jù)中心吧，這不僅是應(yīng)對(duì)供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)的務(wù)實(shí)之舉，也是把握下一代計(jì)算效率的關(guān)鍵。
金剛石的多領(lǐng)域應(yīng)用與未來(lái)前景
金剛石的價(jià)值遠(yuǎn)不止于數(shù)據(jù)中心散熱，它在多個(gè)高科技領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景，例如：新能源汽車，金剛石材料可將電動(dòng)汽車充電速度提升5倍，同時(shí)讓逆變器體積縮小6倍，解決快速充電和功率密度難題。
還有航空航天與無(wú)人機(jī)：金剛石技術(shù)能助力衛(wèi)星數(shù)據(jù)速率提升5至10倍，衛(wèi)星尺寸縮小50%；在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，則能實(shí)現(xiàn)充電1分鐘即可投入工作的突破。
半導(dǎo)體與量子計(jì)算領(lǐng)域，作為超寬禁帶半導(dǎo)體材料，金剛石在高溫、高功率電子設(shè)備中表現(xiàn)卓越。同時(shí)，富含12C同位素的金剛石還能延長(zhǎng)電子自旋連續(xù)時(shí)間，有望加快量子信息通信設(shè)備的發(fā)展。
南生注意到，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈已開始向高附加值領(lǐng)域沖刺，力量鉆石、沃爾德等企業(yè)正將金剛石優(yōu)異的導(dǎo)熱性能應(yīng)用于解決半導(dǎo)體芯片、5G射頻器件及AI計(jì)算核心的散熱難題，在熱沉材料、金剛石基薄膜等關(guān)鍵技術(shù)方向上不斷突破。
隨著5G、人工智能、量子計(jì)算等前沿科技快速發(fā)展，高效散熱已成為產(chǎn)業(yè)剛需，金剛石材料正是這一賽道中技術(shù)含量最高、潛力最大的方向之一。有專家預(yù)計(jì)年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)214%，一場(chǎng)由金剛石引領(lǐng)的技術(shù)革命正在重塑未來(lái)科技格局。
中國(guó)依托在金剛石材料領(lǐng)域的全球主導(dǎo)地位，疊加在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域的持續(xù)突破和電力資源的結(jié)構(gòu)性優(yōu)勢(shì)，正逐步奠定成為全球數(shù)據(jù)中心核心基地的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這不僅是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的自然結(jié)果，更是全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)資源配置優(yōu)化的必然選擇。
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