CITIC cho biết, các giải pháp làm mát bằng kim cương đang tiến gần đến giai đoạn sản xuất công nghiệp trong bối cảnh bùng nổ sức mạnh của chip AI.

Theo một báo cáo nghiên cứu mới từ CITIC Securities, thị trường các giải pháp quản lý nhiệt dựa trên kim cương dự kiến sẽ bước vào năm đầu tiên công nghiệp hóa vào năm 2026, được thúc đẩy bởi nhu cầu năng lượng tăng vọt của các chip trí tuệ nhân tạo và những hạn chế của các phương pháp làm mát truyền thống.

Vấn đề nhiệt độ của AI

Sự phát triển nhanh chóng của các bộ tăng tốc AI đang tạo ra một thách thức nhiệt độ cấp bách. Các nhà phân tích tại CITIC chỉ ra đường cong tiêu thụ điện năng dốc của GPU hiệu năng cao, lưu ý rằng mức tiêu thụ điện năng dự kiến sẽ tăng từ 700W đối với dòng Hopper của Nvidia lên 1.200W đối với Blackwell và khoảng 1.800W đối với kiến trúc Rubin sắp ra mắt. Các thế hệ tương lai có thể đạt mức cao tới 4.400W, tăng hơn sáu lần chỉ trong vài năm.

Việc sử dụng điện năng mạnh mẽ này dẫn đến mật độ dòng nhiệt cục bộ dự kiến sẽ vượt quá 1.000W/cm². Các vật liệu tản nhiệt truyền thống như đồng, với độ dẫn nhiệt khoảng 400 W/(m·K), đang tiến gần đến giới hạn vật lý của chúng. Ngược lại, kim cương có độ dẫn nhiệt 2.000-2.200 W/(m·K), trở thành một lựa chọn thay thế hấp dẫn cho việc quản lý nhiệt thế hệ tiếp theo.

Dự báo thị trường và sự dịch chuyển ngành

CITIC Securities dự báo một cơ hội thị trường đáng kể khi các thành phần dựa trên kim cương—như bộ tản nhiệt, tấm tản nhiệt và tấm làm mát—bắt đầu thay thế kim loại trong máy chủ AI và mô-đun quang học. Báo cáo ước tính thị trường toàn cầu cho các giải pháp tản nhiệt bằng kim cương có thể đạt 115 tỷ RMB (khoảng 15,8 tỷ USD) vào năm 2030, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) khoảng 143% từ năm 2027 đến năm 2030.

Ad

Xu hướng này cũng đánh dấu một sự dịch chuyển giá trị trong ngành công nghiệp kim cương tổng hợp. Mặc dù Trung Quốc sản xuất khoảng 90% lượng kim cương nhân tạo trên thế giới, nhưng giá trị của nó đang ngày càng chuyển từ các chất mài mòn công nghiệp giá rẻ sang các ứng dụng chức năng hiệu suất cao như quản lý nhiệt.

Cảnh quan cạnh tranh và thách thức

Ngành công nghiệp hiện đang đối mặt với hai rào cản chính: chi phí và độ phức tạp trong sản xuất. Giá của các bộ tản nhiệt kim cương CVD (Phương pháp lắng đọng hơi hóa học) vẫn cao hơn nhiều so với các sản phẩm thay thế bằng đồng hoặc nhôm. Các lĩnh vực trọng điểm để giảm chi phí bao gồm khấu hao thiết bị và tiêu thụ năng lượng trong quá trình sản xuất.

Những thách thức về công nghệ cũng vẫn tồn tại, đặc biệt là trong việc phát triển thiết bị sản xuất buồng lớn và làm chủ các quy trình liên kết để giảm thiểu điện trở biên nhiệt (TBR). Theo báo cáo, cảnh quan cạnh tranh được dẫn đầu bởi Element Six có trụ sở tại Anh, với sự cạnh tranh và hợp tác năng động giữa các nhà sản xuất ở Trung Quốc, Nhật Bản và Mỹ. Trong khi các công ty quốc tế được coi là dẫn đầu trong lĩnh vực kim cương đơn tinh thể và kiểm soát TBR, các nhà sản xuất Trung Quốc đang tận dụng lợi thế về năng lực sản xuất đa tinh thể và chi phí năng lượng thấp hơn để thu hẹp khoảng cách.