金刚石能用来做什么？

它可以是削铁如泥的精密刀具，也可以是璀璨夺目的人工钻石。随着全球算力竞争日趋激烈，这颗坚硬的晶体被推上了一条全新赛道，为芯片“降温”。

6月25日，国机金刚石（河南）有限公司实验室内，记者透过MPCVD设备仅硬币大小的观察窗看到，一团橘红色的等离子体辉光在腔体内稳定旋转。碳原子层层沉积，一块金刚石正在悄然“生长”。

隔壁检测室里，国机金刚石功能金刚石研究院研发工程师徐帅手中托着一片加工好的4英寸金刚石热沉片，薄如蝉翼、通体透亮。“这片热导率达到2200W/（m·K），是铜的5倍多。”他说，金刚石热沉片要解决的，正是当下算力竞赛中最棘手的难题——散热。

“现在部分新一代的GPU，单芯片峰值功耗已超过2300W，局部热流密度突破1000W/cm2，相当于火箭发动机喷管刚点火时的热流密度。”徐帅介绍，传统散热材料铜的热导率仅约400W/（m·K），在高热流密度下极易形成“热淤积”，长期运行会导致芯片翘曲、开裂乃至失效。金刚石凭借超高热导率，成为突破算力散热瓶颈的最优解。

但天然金刚石价格高昂，形状大小各异，人工培育是可行路径。国机金刚石所属郑州磨料磨具磨削研究所有限公司（前身为“第一机械工业部磨料磨具磨削研究所”），曾在1963年研制出中国第一颗人造金刚石。此后的数十年间，国机金刚石逐步发展为覆盖金刚石“装备—材料—加工”全产业链的企业。从MPCVD设备的自主研发制造，到金刚石材料生长，再到后续精密加工，全部实现自主可控。

不过，“种”出来只是第一步，金刚石热沉片硬度高却脆性大，极易翘曲，自然生长出的热沉片表面粗糙、不平整，无法与芯片高效贴合。国机金刚石团队通过优化生长工艺与加工控制，将热沉片的翘曲度控制在10微米以内，平整度误差不超过1毫米。

目前，企业已形成覆盖金刚石单晶、金刚石多晶及金刚石铜复合材料的产品矩阵，掌握了MPCVD制备金刚石材料的全套硬件条件和关键核心技术，自主开发了可沉积2至6英寸金刚石材料的MPCVD设备，已能批量制备无色透明单晶和多晶金刚石片。

随着越来越多的头部企业关注金刚石散热材料，国机金刚石的订单纷至沓来。“现在市场需求非常旺盛，我们的产能还在不断提升。”国机金刚石市场支持中心市场部副部长江磊说。

成本仍是制约金刚石散热材料大规模应用的核心瓶颈。一片金刚石散热片造价数万元，而传统铜或陶瓷材料仅需几十元。如何降本增效？

“我们已经在洛阳伊川和新疆哈密等地布局产线，提升产能、降低成本。”江磊介绍，研发团队也在不断推进全产业链技术迭代，涵盖设备、沉积工艺、加工等各环节。

从1963年第一颗人造金刚石在河南诞生，到2026年金刚石散热材料批量叩开市场大门，在河南这个全球最大的人造金刚石生产基地，超硬材料正走出一条从基础研发到高端应用、从传统制造到前沿科技的进阶之路。

（河南日报全媒体记者 师喆 刘泽林）