您知否？中國掌握了一種“冷卻霸權”，全球數據中心格局或將重塑

研究了下金剛石，重要性居然如此之高，難怪我國會實施出口管制啊！以規模越來越大、重要性越來越高、耗電量越來越多的數據中心為例：人造工業級金剛石正是這一賽道中技術含量最高、潛力最大的方向之一。

金剛石：數據中心的“冷卻心臟”

隨著AI算力需求爆炸式增長，芯片散熱問題日益嚴峻——數據中心超過一半的電力消耗并非用于計算本身，而是以熱能形式被浪費掉。傳統散熱材料已逼近物理極限，而金剛石憑借超越銅5倍的導熱率，成為解決散熱問題的“終極方案”。

人造工業級金剛石在數據中心的地位主要集中在兩個方面，其一是“散熱效率的革命”：芯片計算時會產生“熱點”（局部溫度極高的區域），如果散熱不及時，芯片整體溫度會越來越高高。

傳統方案往往是使用銅等金屬散熱，但銅的導熱速度相對較慢，好比用一條普通公路來疏散擁堵的車輛，效率有限，已成為數據中心擴大規模的主要瓶頸。

目前，多家機構、企業正在研究使用金剛石方案，專家發現：金剛石的導熱能力比銅強幾倍，而銅通常用作芯片散熱器的材料。換言之，金剛石是導熱的“高速公路”，能瞬間將熱點產生的巨大熱量均勻地散布到整個散熱結構中。

這意味著：數據中心若采用大量的金剛石導熱，空調和液冷系統等散熱設備需要對抗的熱量峰值更低、熱源更分散，不需要像以前那樣“全力運轉”來給芯片降溫，從而實現節能的作用。

除了“間接節能”外，還有“直接節能”的作用：晶體管在高溫下會產生顯著的“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%轉化為無用的熱量。

這形成了一個惡性循環：芯片發熱——溫度升高——漏電流加劇——更加發熱——需要更多能量驅動芯片。

金剛石通過迅速帶走熱量，將芯片始終維持在一個較低的工作溫度，這極大地抑制了漏電流的產生。

結果就是：驅動同一個計算任務，芯片本身消耗的凈電能變少了。這是一種更直接、發生在芯片內部的“省電”。

換言之，金剛石憑借“導熱高速公路”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，它讓外部的空調、風扇等散熱系統工作負荷大減（間接省電）。

兩者疊加，共同實現了數據中心的電力節約——優秀的散熱能力意味著芯片可以在更高的功率下穩定工作而不至于過熱燒毀。這將允許科學家設計性能更強、算力更密集的服務器，擴大數據中心規模。

原本需要十臺服務器完成的工作，現在可能五臺更高性能的服務器就能完成。這意味著：同等需求下，維持更少服務器運行所消耗的總電量自然就降低了。

實測數據顯示：這項技術可使GPU/CPU計算能力提升3倍，溫度降低60%，能耗減少40%。對于耗電量巨大的數據中心來說，這不僅意味著電費的大幅削減，更是突破算力瓶頸的關鍵。

除了散熱應用，金剛石本身還具有作為數據存儲介質的巨大潛力。研究顯示，金剛石中的氮晶格空位能夠用于三維數據存儲，其存儲密度遠超傳統DVD，且數據保存時間理論上可永久保持，為未來高密度、低能耗數據存儲提供了新方向。

中國人造金剛石產業，已處在全球主導地位

中國在人造金剛石領域已建立起無可爭議的全球優勢。數據顯示：中國工業級金剛石產量占全球總產量的95%以上，形成了絕對的供應主導地位。其中，河南省更是貢獻了全國90%的工業金剛石和80%的培育鉆石產能，構建了完整的產業鏈體系。

這一產業優勢不僅體現在規模上，更體現在技術突破上。國內龍頭企業（國機精工）已能生產用于AI芯片和高性能計算CPU/GPU的單晶金剛石散熱片，并向華為等客戶供貨測試，顯著降低了芯片工作溫度。

中國金剛石產業的競爭力，還源自全產業鏈的布局——從幾乎完全由中國主導的六面頂壓機核心裝備，到化學氣相沉積設備約50%的全球市場份額，國產設備不僅技術領先，更將人造金剛石成本降至全球最低，為大規模應用掃清了障礙。

電力資源與出口管制的戰略布局

中國在電力資源方面相比其他國家具有明顯優勢，以2024年為例：Energy Institute發布的統計報告說，全球發電總量約為31.256萬億千瓦時，中國占比32.3%，也就是發電量超過了10萬億千瓦時。

美國2024年的發電量大約是中國的45%，而日本、德國、英國、法國、俄羅斯等國就更差勁了。考慮到我國還在修建更多的水電站、風電站、光伏電站、核電站、儲能電站，未來的優勢會更大。

值得一提的是，中國人造金剛石產業已經在利用綠電生產，每克拉能耗成本僅為美國的五分之一，這種能源優勢未來可進一步延伸至數據中心運營。

2025年10月，中國決定對超硬材料相關物項實施出口管制，覆蓋了從人造金剛石微粉、單晶到特定規格的金剛石線鋸和砂輪等產品。這一舉措凸顯了高端金剛石材料的戰略稀缺性，意味著其他國家難以輕易獲取這些關鍵材料。

在這樣的大背景下，結合中國在金剛石材料供應、散熱應用技術和電力資源的多重優勢，建議其他國家——包括美國、歐洲、日韓，來中國建設數據中心吧，這不僅是應對供應鏈風險的務實之舉，也是把握下一代計算效率的關鍵。

金剛石的多領域應用與未來前景

金剛石的價值遠不止于數據中心散熱，它在多個高科技領域展現出廣闊應用前景，例如：新能源汽車，金剛石材料可將電動汽車充電速度提升5倍，同時讓逆變器體積縮小6倍，解決快速充電和功率密度難題。

還有航空航天與無人機：金剛石技術能助力衛星數據速率提升5至10倍，衛星尺寸縮小50%；在無人機領域，則能實現充電1分鐘即可投入工作的突破。

半導體與量子計算領域，作為超寬禁帶半導體材料，金剛石在高溫、高功率電子設備中表現卓越。同時，富含12C同位素的金剛石還能延長電子自旋連續時間，有望加快量子信息通信設備的發展。

南生注意到，國內產業鏈已開始向高附加值領域沖刺，力量鉆石、沃爾德等企業正將金剛石優異的導熱性能應用于解決半導體芯片、5G射頻器件及AI計算核心的散熱難題，在熱沉材料、金剛石基薄膜等關鍵技術方向上不斷突破。

隨著5G、人工智能、量子計算等前沿科技快速發展，高效散熱已成為產業剛需，金剛石材料正是這一賽道中技術含量最高、潛力最大的方向之一。有專家預計年復合增長率高達214%，一場由金剛石引領的技術革命正在重塑未來科技格局。

中國依托在金剛石材料領域的全球主導地位，疊加在半導體芯片領域的持續突破和電力資源的結構性優勢，正逐步奠定成為全球數據中心核心基地的堅實基礎。這不僅是產業發展的自然結果，更是全球數字經濟資源配置優化的必然選擇。