다이아몬드 방열 소재 87% 급등, 엔비디아 AI 칩 냉각에 채택

한때 소비자 쥬얼리 유행으로 치부되던 합성 다이아몬드가 AI 칩의 핵심 방열 관리 소재로 재평가되고 있다.

올해 합성 다이아몬드 주식이 87% 급등했다. 이 소재의 열전도율은 구리의 4배로, 전력 밀도가 평방센티미터당 150W를 초과하는 AI 칩의 발열 한계를 해결할 솔루션으로 자리 잡고 있다.

"다이아몬드 소재와 AI 컴퓨팅 파워의 결합은 고성능 칩의 성능 병목을 돌파하는 중요한 경로입니다." 차오잉 다이아몬드(Chaoying Diamond)의 주옌후이 CEO는 2026년 중국 방문 중 젠슨 황 엔비디아 CEO와의 회동 후 이같이 말했다.

다이아몬드의 자연 열전도율은 20002500W/(m·K)로, 약 400W/(m·K)인 구리와 약 250W/(m·K)인 알루미늄을 훨씬 웃돈다. 열팽창 계수는 켈빈당 1.01.5 x 10⁻⁶으로 실리콘 및 실리콘 카바이드와 매우 유사해 수천 회의 열 사이클 이후에도 계면 박리를 방지한다. 엔비디아는 2월 차세대 GPU에 다이아몬드 복합재 및 액체 냉각 솔루션을 채택할 것이라고 밝혔으며, 차오잉 다이아몬드의 구리-다이아몬드 복합재는 엔비디아의 공급망 검증을 통과했다.

화안증권(HuaAn Securities)은 글로벌 다이아몬드 방열 관리 시장이 보수적 시나리오 기준 2032년까지 970억 위안(약 134억 달러), 낙관적 시나리오에서는 최대 9740억 위안에 달할 것으로 전망한다. 중국 생산업체는 글로벌 합성 다이아몬드 원석 생산능력의 63%인 2520만 캐럿을 장악하고 있어, 수요가 쥬얼리에서 칩 냉각으로 전환됨에 따라 구조적 공급 우위를 확보하고 있다.

AI 칩, 열 장벽에 부딪히다

이러한 변화를 이끄는 핵심 문제는 간단하다. AI 칩이 강력해질수록 더 많은 열을 발생시킨다는 것이다. 화안증권에 따르면 반도체 고장률은 작동 온도가 섭씨 18도 상승할 때마다 2~3배 증가한다. 고성능 컴퓨팅 환경에서 칩 열유속 밀도는 평방센티미터당 150W에 도달했으며, 항공기 탑재 레이더 애플리케이션의 경우 평방센티미터당 10¹⁰W를 초과한다. 공랭, 수랭, 베이퍼 챔버 등 기존 냉각 방식은 물리적 한계에 다다르고 있다. 다이아몬드는 구리보다 5배, 실리콘보다 10배 빠른 열 전도 능력으로 획기적인 개선을 제공한다.

중국 생산업체, 스케일업 경쟁

중국 합성 다이아몬드 기업들은 이 기회를 잡기 위해 빠르게 움직이고 있다. 황허쉔펑(HuangHeXuanFeng)은 2월 중국 최초의 8인치 다이아몬드 방열판 생산라인을 가동했으며, 연간 생산능력은 2만 개다. 쓰팡다(SiFangDa)는 자사 다이아몬드 방열판이 해외 고객 테스트를 통과했고 소량 공급에 돌입했으며, 내년 말까지 완공을 목표로 신규 공장을 계획 중이라고 밝혔다. 리량 다이아몬드(LiLiang Diamond)는 하류 수요가 지속적으로 증가하고 있음을 "확실히 느낄 수 있다"며, 다수의 국내 반도체 기업이 적극적으로 샘플 인도와 테스트를 추진 중이라고 전했다. 중빙홍젠(ZhongBingHongJian)은 다이아몬드 방열판의 소량 생산을 달성했으며, 후이펑 다이아몬드(HuiFeng Diamond)는 고열전도율 다이아몬드 단결정, 분말 및 금속 복합재를 포괄하는 전체 산업 체인을 구축 중이다.

재평가는 매출보다 더 빠르게 진행되고 있다. 5월 25일 기준 쓰팔다와 리량 다이아몬드는 각각 과거 주가수익비율(PER) 179배와 157배에 거래되고 있다. 이는 현재 수익성보다는 다년간의 수요 사이클에 대한 시장 기대치를 반영한다. 트렌드포스(TrendForce) 기준 AI 서버 GPU 시장의 75.9%를 점유한 엔비디아가 수요의 앵커 역할을 하고 있지만, 이 기술은 여전히 개발 단계에 있으며 연구실에서 양산까지는 일반적으로 18~24개월이 소요된다. 투자자들에게 남은 과제는 다이아몬드 방열 소재가 액체 냉각과 같은 궤적을 따라갈지 여부다. 액체 냉각은 2023년 엔비디아 GPU 전력 소비가 700W를 초과했을 때 관련 주식을 300% 이상 끌어올린 바 있다.

본 기사는 정보 제공 목적으로만 작성되었으며 투자 조언을 구성하지 않습니다.