不良笑花

装机价格暴涨！CPU出货暴跌20% AMD却迎来高光时刻_我的网站

A | AI 的发展正在不断推高全球对算力的需求，随着以英伟达（NVIDIA）为代表的高端 AI 加速器功耗快速攀升，数据中心的机架功率密度将被推至 300 千瓦级别。

B | 根据市场调研机构Mercury Research发布2026年第二季度x86 CPU市场报告，整体CPU出货量环比增长超过10%，远超正常季节性趋势，但桌面CPU出货量同比暴跌超过20%，成为市场中最惨淡的板块。巨大能耗之下，散热成为不容忽视的关键问题：芯片消耗的电能几乎全部以热的形式耗散出来。而在目前的芯片热传导路径中，铜是散热扩散层、热管、蒸汽腔和封装基板的主力材料，导热率约为 400 瓦每米每开尔文（W/m·K）。Mercury Research首席分析师Dean McCarron表示，二季度x86和Arm CPU的实际出货量强劲增长，主要得益于Intel在移动端大幅增加出货量，以及AMD产品持续放量。

C | 但同比来看，CPU市场在出货量上仍呈萎缩态势，主要拖累项是IoT、SoC和嵌入式产品出货量下降，以及桌面CPU的大幅下滑。其中AMD在所有主要板块均获得份额增长，整体x86市场份额达到30.7%的历史新高，包含IoT、主机SoC和嵌入式产品在内，AMD份额为34.1%，这也是AMD十几年来最为高光的时刻。具体来看，受显卡缺货、主板和内存及SSD等组件价格上涨影响，桌面CPU是本季度出货下降最多的板块，出货量同比和环比均下降超过20%。

D | 一个世纪以来，这就是金属导热的真实性能上限。AMD和Intel的桌面CPU出货量都出现大幅下滑，但AMD跌幅小于Intel，份额反而有所增长升至34.9%，高于一季度的33.2%和去年同期的32.2%。Intel份额降至65.1%，低于一季度的66.8%和去年同期的67.8%。但需要注意，AMD此次桌面端CPU份额提升并非因为卖得多，而是因为跌得少。今年年初，加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）萨缪利工程学院的胡永杰教授团队在《科学》（Science）发文，他们造出一种曾经只存在于理论中的金属材料：θ 相氮化钽（θ-TaN）单晶。移动CPU市场则呈现完全不同的景象，Intel在二季度新增了数百万颗移动CPU产能，缓解了此前几个季度的供应瓶颈。实验发现，该材料的室温导热率可达 1,100 W/m·K 左右，接近铜的三倍。但AMD的出货量增速几乎与Intel持平，份额从一季度的28.3%升至28.9%，同比去年二季度的20.6%增长了8.4个百分点，Intel仍以71.1%占据主导，但份额持续下滑。（来源：Science） θ-TaN 的 70 年发现之旅 1950 年代，德国化学家布劳尔（Brauer）等人在高温高压条件下发现，TaN 存在一种 θ 相。服务器CPU市场则同比增长近20%，AMD服务器CPU份额升至34.5%，高于一季度的33.2%和去年同期的27.3%。近年来，学界预测，θ-TaN 具备远超常规金属的本征导热率，潜在值接近金刚石和砷化硼。

E | 但此前有关 θ-TaN 的研究都停留在理论层面，高质量 θ-TaN 晶体始终未被造出，其导热性能也无从验证。障碍主要在合成端。如果只看EPYC对阵Xeon的核心数据中心市场，AMD份额已达46.4%，同比增加9.2个百分点，距离追平Intel仅一步之遥。

F | 稳定 θ 相需要在数千摄氏度环境下对材料施加数吉帕（GPa）压力，加之氮化钽体系中存在立方（δ-TaN）、六方（ε-TaN）、四方（t-TaN）等多种竞争晶相，过往合成的样品几乎都是含有晶界、缺陷与混相的多晶粉末。Mercury Research指出，由于Intel将边缘和网络处理器归入数据中心和AI业务线统计，AMD的实际份额还被低估。。而且，此前的理论分析也指出，如果 θ-TaN 晶体存在缺陷或杂质，其导热率会远低于理论值水平。为解决这一难题，胡永杰团队与日本东北大学（Tohoku University）多学科先进材料研究所的孝广（Takahiro Yamada）等人合作，采用了一种名为助熔剂辅助复分解反应的技术：以金属钠同时充当还原剂和助熔剂，绕开传统高压合成路线，在富氮环境下直接将氧化钽转化为氮化钽单晶。最终得到的 θ-TaN 单晶尺寸在 10 到 100 微米之间，表面光洁、单一晶相。团队进一步通过拉曼光谱、单晶 X 射线衍射（S-XRD）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、电子能量损失谱（EELS）等表征手段确认了样品的结构完整性，证实其特征与先前预测高度吻合。成功造出单晶后，团队终于有了验证 θ-TaN 导热率的机会。测量结果显示，在室温条件下，θ-TaN 沿 a 轴方向（六方晶格底面内）的导热率约为 1105 W/m·K，沿 c 轴方向（垂直于底面）约为 928 W/m·K，反映出 θ-TaN 导热性能的各向异性。而跨整个晶体扫描的空间分布测量显示，同一方向上导热率在样品各处保持一致，这表明测得的高导热率来自晶格本征行为，不是偶然现象。 θ-TaN 的优越导热性能与其特殊的晶体结构密切相关。在微观层面，固体材料的导热由两类载体承担：一是自由电子的定向流动，二是晶格原子的集体振动。后者在量子力学框架下被定义为声子（phonon），类比电子传递电流，声子则在晶体里传递热量。在铜、铝、银等常规金属中，热传导主要由自由电子承担，但电子与声子的相互作用反而会消耗上述两条通道的输运能力；再者，其内部活跃的声子-声子散射会进一步削弱导热。但 θ-TaN 的特殊之处在于，其声子-声子的相互作用极弱，电子也几乎不与声子交换能量，同时把两条散射通道都堵上了。此外，钽元素的一个自然属性又提供了第三重加成。声子在晶格中传播时，如果遇到质量不一致的原子，也会发生散射，影响导热。但钽几乎是单一同位素元素，天然钽中 ¹⁸¹Ta 同位素的丰度高达 99.988%，原子质量差异导致的散射在 θ-TaN 上天然被削弱。这些特性让热量可在 θ-TaN 晶格中以罕见的低阻尼状态传输，接近“晶格对热运动透明”的理论极限。以金属之躯，达到金刚石级别的导热性能需要注意的是，θ-TaN 只打破了金属材料维持一百多年的导热率纪录，还有导热性能更好的非金属材料，比如金刚石（俗称钻石）。

G | 天然金刚石的导热率可达 1,500~2,200 W/m·K，超纯合成金刚石可达 3,000 W/m·K。目前，工业上已在探索用化学气相沉积（CVD）金刚石薄膜作为热扩散层，直接键合至逻辑计算芯片的背面，用于台积电 CoWoS 等 2.5D/3D 先进封装。

H | 图 | 单晶 CVD 金刚石薄膜（来源：WikiPedia）但金刚石有三个显著短板：生长速度慢、能耗高，制造成本居高不下；再者，金刚石是电绝缘体，加入电气路径时需要多一道工艺；最后，作为已知最硬的材料，对金刚石进行切割、抛光、打孔都极其困难，与硅工艺的兼容性偏弱。面对这些劣势，θ-TaN 的金属属性，及其与现有芯片封装工艺天然亲和，让它有望成为比金刚石更优的选择。首先，氮化钽薄膜本身就是集成电路制造中常用的扩散阻挡层材料，目前的铜互连工艺广泛使用氮化钽作为衬垫。θ-TaN 如果能以薄膜形式沉积，就能无缝衔接现有产线，无需引入额外工艺。此外，它既能充当芯片背面的热扩散层，也可以作为热界面材料（TIM）的高导热填料，甚至有可能在高功率射频器件和电力电子模块中，成为兼具导电与导热功能的一体化互连层，光这一点，就是绝缘的金刚石做不到的。不过，团队也指出，受限于产能和制备难度，θ-TaN 短期内不太可能替代铜、铝等块状散热器材料，更现实的应用形态是被置于芯片和散热器之间，充当高导热中间层，功能类似上文提到的 CVD 金刚石薄膜。而且，TaN 的 θ 相在常温常压下是亚稳相，未来要进入产业，还需评估其长期热稳定性。造出 θ-TaN 之后，这项研究更重要的意义或许在于，团队进一步释放了金属材料的导热潜力。