AI 칩 수요 급증에 힘입어 다이아몬드 냉각 솔루션이 산업 규모 생산에 근접하고 있다고 CITIC가 밝혔습니다.

CITIC 증권의 새로운 연구 보고서에 따르면, 인공지능 칩의 급증하는 전력 수요와 기존 냉각 방식의 한계로 인해 다이아몬드 기반 열 관리 솔루션 시장이 2026년에 산업화 첫해에 접어들 것으로 예상됩니다.

AI 발열 문제

AI 가속기의 빠른 발전은 심각한 열 문제를 야기하고 있습니다. CITIC의 분석가들은 고성능 GPU의 급격한 전력 소비 증가 추세를 지적하며, 엔비디아의 호퍼 시리즈의 700W에서 블랙웰의 1,200W, 그리고 차세대 루빈 아키텍처의 경우 약 1,800W로 전력 소비량이 증가할 것으로 예상했습니다. 미래 세대의 경우 전력 소비량이 최대 4,400W에 달할 수 있으며, 이는 불과 몇 년 만에 6배 이상 증가하는 수치입니다.

이처럼 높은 전력 소비는 국부적인 열 밀도를 발생시켜 1,000W/cm²를 초과할 것으로 예상됩니다. 구리처럼 열전도율이 약 400 W/(m·K)인 기존의 방열 소재는 물리적 한계에 다다르고 있습니다. 반면 다이아몬드는 2,000~2,200 W/(m·K)의 열전도율을 제공하여 차세대 열 관리 솔루션의 유력한 대안으로 떠오르고 있습니다.

시장 전망 및 산업 변화

씨틱증권은 다이아몬드 기반 부품(방열판, 방열판, 냉각판 등)이 AI 서버 및 광학 모듈에서 금속을 대체하기 시작하면서 상당한 시장 기회가 창출될 것으로 전망합니다. 보고서에 따르면 전 세계 다이아몬드 열 솔루션 시장은 2027년부터 2030년까지 연평균 성장률(CAGR) 약 143%로 성장하여 2030년에는 1,150억 위안(약 158억 달러)에 이를 것으로 예상됩니다.

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이러한 추세는 합성 다이아몬드 산업 내에서도 가치 변화를 예고합니다. 중국은 전 세계 인공 다이아몬드 생산량의 약 90%를 차지하지만, 그 가치는 점차 저렴한 산업용 연마재에서 열 관리와 같은 고성능 기능성 응용 분야로 이동하고 있습니다.

경쟁 환경 및 과제

현재 인공 다이아몬드 산업은 비용과 제조 공정의 복잡성이라는 두 가지 주요 난관에 직면해 있습니다. 화학 기상 증착(CVD) 방식으로 제조된 다이아몬드 방열판의 가격은 구리나 알루미늄 방열판보다 여전히 10배 이상 높습니다. 비용 절감의 핵심 영역은 장비 감가상각과 성장 과정에서의 에너지 소비 감소입니다.

또한, 특히 대형 챔버 제조 장비 개발과 열 경계 저항(TBR)을 최소화하는 접합 공정 기술 개발과 같은 기술적 과제도 여전히 남아 있습니다. 보고서에 따르면, 경쟁 구도는 영국에 본사를 둔 Element Six가 주도하고 있으며, 중국, 일본, 미국 기업들 간의 경쟁과 협력이 활발하게 이루어지고 있습니다. 국제 기업들이 단결정 다이아몬드 및 TBR 제어 분야에서 선두를 달리고 있는 반면, 중국 제조업체들은 다결정 다이아몬드 생산 능력과 낮은 에너지 비용을 활용하여 격차를 좁혀가고 있습니다.