臺積電金剛石散熱路線深度解析：未棄碳化硅，高端AI散熱賽道分野明晰

（來源：第三代半導體產業）

2026年5月，一則 「臺積電拋棄碳化硅、全面轉向金剛石散熱」 的消息席捲半導體產業，引發市場對第三代半導體材料格局的激烈討論。

根據《每日經濟新聞》在專訪前臺積電工程師、蓉和半導體諮詢CEO吳梓豪的報道中瞭解到，臺積電高端AI芯片散熱路線的核心細節，徹底擊碎流傳兩年的A股市場誤讀——臺積電並非「拋棄碳化硅」，而是在2026年1月同步完成碳化硅與單晶金剛石兩種散熱材料的對比測試后，最終選定單晶金剛石作為千瓦級功耗AI芯片的背面散熱方案。這場材料選型絕非簡單的 「替代」 或 「淘汰」，而是AI 芯片極致散熱需求驅動下的精準分層—— 臺積電在千瓦級功耗的高端 AI 芯片背面散熱場景選定金剛石，碳化硅則憑藉性價比優勢，穩固佔據中端算力、功率器件等核心市場，二者形成互補而非對立格局。

這場討論的背后，實質是AI算力爆發催生的極致散熱需求，更是半導體散熱材料賽道「高端分層、中端穩固」的產業新格局，臺積電與英偉達兩大巨頭分途發力，共同推動金剛石散熱產業化進入加速期。

謠言終破：兩年誤讀落幕，碳化硅從未適配主流封裝中介層

過去兩年，「碳化硅將替代硅成為臺積電先進封裝中介層」的敍事的在A股市場根深蒂固，帶動相關產業鏈估值持續走高。但吳梓豪在專訪中明確推翻這一核心邏輯，直指傳言源於對臺積電先進封裝技術迭代的嚴重滯后認知，「碳化硅替代硅中介層的説法從根本上不成立，因為臺積電的中介層技術早已完成兩次迭代，與碳化硅無關」。

吳梓豪詳細拆解了臺積電先進封裝的技術演進路徑，清晰界定了中介層與散熱的核心關係：「現在中介層不承擔散熱的作用。CoWoS-S（硅中介層2.5D先進封裝）時代，中介層確實使用硅材料，但這一技術早在兩年前就已退出主流，臺積電目前已全面進入CoWoS-L（局部硅互連與再佈線混合型2.5D先進封裝）時代。」

據其介紹，CoWoS-L的中介層採用環氧樹脂這一有機材料，其核心功能是實現芯片與基板的信號互聯，完全不承擔散熱職責。「CoWoS-L的散熱，需要靠液冷系統，與中介層沒有任何關係。而CoWoS-L的下一代技術是CoPoS（芯片—面板—基板封裝），這種技術將採用玻璃基板，從材質和設計上，也與碳化硅沒有關聯。」吳梓豪補充道。

對於傳言的源頭，吳梓豪也給出了明確解釋：「今年1月份，臺積電同步測試了碳化硅和金剛石兩種材料，中國臺灣市場因此開始流傳碳化硅相關的消息。但關鍵誤區在於，臺積電測試的是這兩種材料作為散熱貼片的性能，而非用於Interposer（中介層）。最終，臺積電在散熱貼片的選擇上，敲定了金剛石，而非碳化硅。」

簡言之，碳化硅的技術定位，原本就僅能對標上一代CoWoS-S的硅中介層，而當下主流的CoWoS-L、下一代的CoPoS，均從技術路線上排除了碳化硅作為中介層的可能。即便碳化硅的散熱性能優於硅，也因中介層功能迭代，失去了進入臺積電先進封裝中介層供應鏈的機會。

專項測試：2026年1月實測揭祕，單晶金剛石憑極致性能勝出

臺積電的材料選型博弈，從未聚焦於中介層，而是精準鎖定在高端AI芯片的「命門」——背面散熱貼片（熱擴散層）。隨着AI芯片算力持續突破，英偉達B100、Rubin系列等高端產品的功耗已突破1kW，熱流密度更是飆升至500W/cm²以上，傳統散熱材料已無法滿足長期穩定運行需求，這也促使臺積電在2026年1月啟動專項測試，同步驗證碳化硅與CVD單晶金剛石的散熱性能。

（一）核心參數對比：物理特性決定分層格局

兩種材料的核心性能差異，從物理參數上便已註定了測試結果。以下為臺積電實測的核心數據對比，直觀呈現二者的差距：

數據顯示，單晶金剛石的熱導率達到碳化硅的5倍、純銅的5倍，是目前已知導熱性能最優的半導體散熱材料；同時，其熱膨脹係數（1.0 ppm/K）與硅芯片（約2.6 ppm/K）近乎完美匹配，可有效避免高温環境下因熱脹冷縮差異導致的封裝開裂、接觸不良等問題，大幅提升芯片長期運行的穩定性。此外，單晶金剛石兼具優異的絕緣性，無需額外添加絕緣層，可適配高端AI芯片的高密度封裝需求，進一步縮小封裝體積。

反觀碳化硅，其熱導率雖顯著高於硅（約150 W/m·K）和氧化鋁陶瓷（約30 W/m·K），在中低功耗場景下表現優異，但面對千瓦級AI芯片的極致「烤驗」，熱導率余量不足，高熱流下熱阻偏高，無法將芯片結温控制在安全範圍（通常為85℃以內）。

（二）實測結果：單晶金剛石鎖定高端供應鏈

臺積電多輪嚴苛實測驗證了兩種材料的實際表現：在模擬高端AI芯片滿負荷運行、熱流密度達到800W/cm²的工況下，單晶金剛石散熱貼片可穩定將芯片結温控制在85℃以內，熱阻較碳化硅降低60%以上，且連續72小時運行無熱失效、無性能衰減；而碳化硅散熱貼片在芯片功耗超過700W時，結温迅速突破110℃，觸發芯片自動降頻保護，無法滿足高端AI芯片持續高算力輸出的核心需求。

基於這一實測結果，臺積電正式敲定高端AI芯片散熱路線：2026年下半年起，旗下代工的高端AI芯片（含英偉達B100、Rubin系列等），背面散熱貼片將全面採用CVD單晶金剛石；碳化硅方案僅作為測試陪跑，未進入高端AI芯片供應鏈。

巨頭分野：臺積電與英偉達，兩條路線共推金剛石產業化

臺積電選定單晶金剛石的決策，並非孤立的技術選擇，而是全球高端AI產業對極致散熱需求的集中體現。與此同時，英偉達作為高端AI芯片的核心需求方，也在同步佈局金剛石散熱，但選擇了與臺積電截然不同的技術路徑，兩大巨頭從不同維度發力，共同打開了金剛石散熱的產業化大門。

（一）英偉達：綁定Coherent，深耕金剛石-SiC複合路線

早在2026年1月的CES展會上，英偉達就率先釋放信號，宣佈其全新Vera Rubin架構將採用金剛石銅複合散熱方案；3月，英偉達進一步加碼佈局，斥資20億美元戰略投資全球光電子巨頭Coherent（高意集團），核心目的是鎖定其金剛石-SiC複合液冷板的產能，保障自身高端AI芯片的散熱供應鏈穩定。

同月，Coherent同步推出全球首款商用金剛石-SiC複合液冷板Thermadite 800，該產品通過將金剛石顆粒嵌入碳化硅基體，實現了各向同性熱導率約800 W/m·K，熱膨脹係數與硅芯片近乎完美匹配，兼顧了碳化硅的結構強度與金剛石的超高導熱性，更適合系統級液冷板集成，可廣泛應用於AI服務器、數據中心等場景。

英偉達創始人黃仁勛在2026年GTC大會上更是直言：「下一代AI算力競爭的本質是熱管理競爭，誰能解決極致散熱問題，誰就能掌握算力競爭的主動權。」這一表態，也印證了金剛石在高端AI產業中的核心戰略地位。

（二）臺積電：聚焦純單晶路線，攻堅芯片級極致散熱

與英偉達的系統級複合路線不同，臺積電的選擇更為聚焦——專攻純單晶金剛石熱沉片，將熱導率推至2000 W/m·K的極致水平，精準解決芯片背面散熱這一單一但致命的場景。

據行業人士分析，臺積電的路線選擇與其核心業務定位密切相關：作為全球領先的芯片代工廠，臺積電的核心需求是保障芯片本身的性能與穩定性，芯片背面散熱貼片直接決定芯片結温與運行效率，因此選擇純單晶金剛石，最大化發揮其導熱優勢；而英偉達作為芯片設計與系統集成商，更注重整個散熱系統的兼容性與成本平衡，因此選擇金剛石-SiC複合路線，兼顧性能與系統集成需求。

兩條技術路線雖截然不同，但最終目標一致——推動金剛石散熱產業化落地，破解高端AI芯片的散熱瓶頸，二者相輔相成，共同加速了金剛石散熱從實驗室走向規模化應用的進程。

產業澄清：碳化硅未被「拋棄」，中端市場根基穩固

隨着臺積電選定單晶金剛石的消息曝光，「臺積電拋棄碳化硅」的傳言再度發酵，但這一説法本質上是「以偏概全」的產業誤讀。金剛石的勝出，僅侷限於高端AI芯片背面散熱這一細分場景；在更廣闊的中端算力、功率半導體、車載電子等領域，碳化硅憑藉高性價比、成熟工藝、良好結構強度三大核心優勢，仍是不可替代的核心散熱材料，市場需求持續旺盛。

（一）中端算力場景：性價比最優解，需求持續增長

對於功耗在300–500W的中端服務器GPU、常規AI加速卡、邊緣計算芯片等產品，碳化硅的熱導率（400–500 W/m·K）完全能夠滿足散熱需求，且其成本僅為金剛石的1/5–1/3，可大幅降低服務器、邊緣計算設備的散熱系統成本，是中端算力場景的性價比最優解。

據行業機構預測，2026年全球中端算力設備散熱市場規模將突破80億元，其中碳化硅散熱材料佔比超60%，市場規模預計突破50億元；國內頭部服務器廠商如華為、浪潮信息等，已批量採用碳化硅散熱方案，進一步拉動碳化硅需求增長。

（二）功率半導體與車載電子：核心材料，需求迎來爆發

在新能源汽車、光伏儲能、工業電源等高温、高壓、高頻工況下，碳化硅不僅是優質的散熱材料，更是功率器件的核心襯底材料，兼具高導熱、耐高温、低導通損耗等特性。在車載場景中，碳化硅散熱基板可將車載功率模塊的結温降低20–30℃，同時降低約30%的散熱系統成本，提升新能源汽車的續航里程與功率密度。

2026年，全球新能源汽車800V高壓平臺加速滲透，特斯拉、比亞迪、小鵬等車企均在高端車型中全面採用碳化硅功率模塊，帶動碳化硅需求迎來爆發式增長。國內碳化硅襯底廠商如天岳先進等，訂單已排至2027年，產能持續緊張，產業進入「量價齊升」新階段。

（三）複合散熱：碳化硅與金剛石協同發展，開闢新賽道

產業界並未將碳化硅與金剛石視為對立關係，而是在探索二者協同發展的新路徑——金剛石-碳化硅複合基板。目前，國內已有企業推出200μm SiC+200μm金剛石的複合基板，兼顧了碳化硅的結構強度、低成本與金剛石的超高導熱性，可廣泛應用於高端GaN射頻器件、大功率激光器、航空航天芯片等場景，實現性能與成本的平衡，進一步拓展了兩種材料的應用邊界。

格局重構：金剛石迎黃金時代，碳化硅深耕基本盤

臺積電的選型決策，正式拉開了半導體散熱材料「分層競爭」的序幕，兩種材料各自鎖定優勢賽道，形成互補共生的產業格局：單晶金剛石聚焦高端AI、HPC（高性能計算）等超高熱流密度場景，成為全球算力基礎設施的「終極散熱材料」；碳化硅則深耕中端算力、功率半導體、車載電子等領域，穩固產業基本盤，二者無絕對替代關係，共同支撐半導體產業向更高性能、更高效率演進。

（一）金剛石：國產產能卡位，千億市場加速開啟

全球95%以上的工業金剛石產能集中在中國，國內企業已完成從「工業磨料」到「半導體散熱材料」的技術升級，逐步打破國外技術壟斷。黃河旋風建成國內首條8英寸金剛石熱沉片產線，實現規模化量產；力量鑽石、四方達等企業加速擴產，同步推進CVD單晶金剛石的技術迭代，降低生產成本。

隨着臺積電、英偉達等巨頭的供應鏈認證落地，金剛石散熱材料的市場需求將迎來爆發式增長。行業機構預測，2026年全球半導體級金剛石市場規模將突破100億元，2030年有望突破1000億元，國產企業將憑藉產能優勢，佔據全球市場的主導地位。

（二）碳化硅：需求回暖，國產替代持續提速

2026年以來，碳化硅的傳統需求（工業、汽車）邊際回暖，行業庫存處於低位，疊加下游補庫需求，市場出現階段性缺貨；同時，AI服務器電源模塊的需求增長，成為碳化硅的新增長點，進一步拉動行業需求。

國內碳化硅產業的國產替代進程持續提速，天岳先進、露笑科技等企業加速12英寸襯底的研發與量產，襯底成本較2024年下降約40%，逐步接近國際巨頭水平。預計2026年國內碳化硅襯底自給率將突破50%，2028年有望達到70%，國產企業將逐步掌握產業話語權。

結語：材料無優劣，適配場景為王

半導體產業的每一次材料迭代，從來不是「誰替代誰」的零和博弈，而是技術需求、性能極限、成本平衡共同作用的結果。臺積電選定單晶金剛石，是高端AI芯片極致散熱需求的必然選擇，彰顯了金剛石在超高熱流密度場景的不可替代性；而碳化硅未被「拋棄」，而是在更廣闊的中端市場持續釋放價值，成為支撐新能源、工業、中端算力產業發展的核心材料。

未來，隨着AI算力持續突破、新能源汽車滲透率不斷提升，單晶金剛石與碳化硅將各自深耕優勢賽道，協同發展、互補共生。對於產業鏈參與者而言，讀懂「高端分層、中端穩固」的產業格局，精準卡位細分場景，既要把握金剛石產業化的黃金機遇，也要重視碳化硅在中端市場的長期價值，才能在半導體材料的黃金時代中搶佔先機。

聚首東方芯港，共研功率芯未來

2026功率半導體器件與集成電路會議（CSPSD 2026）

值得一提的是，產業蓬勃發展離不開前沿思想碰撞與行業互通共進，CSPSD 已然成為國內功率半導體與集成電路領域極具代表性的專業交流會議。為進一步暢通產學研協同渠道，加速技術成果落地轉化，助力產業生態協同升級，在第三代半導體產業技術創新戰略聯盟（CASA）指導下，由中國科學院上海微系統與信息技術研究所、極智半導體產業網、第三代半導體產業聯合主辦的「2026 功率半導體器件與集成電路會議（CSPSD 2026），定於2026年6月25日-27日選址上海臨港舉辦。

本次大會聚焦產業核心發展方向，研討範圍囊括碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導體核心材料、高低壓電力電子器件、功率集成電路、先進封裝技術等熱門領域，貫通晶圓製造、芯片設計加工、模塊封裝測試、EDA 工具研發、核心設備製造、終端整機應用等全產業鏈關鍵賽道。活動期間，組委會還將組織行業專家、企業代表實地走訪調研臨港本土龍頭企業，近距離觀摩頂尖產線建設與先進技術應用實景。

當前大會學術論文徵集、優質創新產品遴選、參會報名通道均已正式開啟，誠邀海內外半導體行業專家學者、企業高管、技術研發人員及產業鏈上下游從業者齊聚臨港，齊聚這場行業盛會，共析產業發展態勢、共研核心技術突破、共商跨界合作契機，凝心聚力攜手助推國內功率半導體產業行穩致遠，加速構建自主可控、協同共進的產業發展新格局。

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