中國粉體網(wǎng)訊 在當(dāng)今科技格局下，集成電路作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，已然成為中美科技競爭的核心要點(diǎn)。近年來，隨著電子器件性能的迅猛發(fā)展，高效傳導(dǎo)集成電路芯片（如CPU和GPU）所產(chǎn)生的熱量，對于保障系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定且平穩(wěn)運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。而以硅為核心的傳統(tǒng)半導(dǎo)體領(lǐng)域，在面對高功率密度、高頻、高溫、高輻射等條件時，遭遇了發(fā)展瓶頸。于是，探尋高傳熱性能的散熱材料成為當(dāng)下研究領(lǐng)域的焦點(diǎn)所在。
黃河旋風(fēng)在2024年5月取得了重大突破，成功研制出CVD多晶金剛石熱沉片。該產(chǎn)品直徑達(dá)2英寸，厚度在0.3至1mm之間，熱導(dǎo)率更是超過2000W/m·K，精準(zhǔn)觸及金剛石的理論熱導(dǎo)率值。經(jīng)過雙面拋光處理后，其表面粗糙度Ra小于4nm，翹曲度低于2μm。這一卓越品質(zhì)不僅優(yōu)于國外同類產(chǎn)品，更使黃河旋風(fēng)在該領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位。
圖源：黃河旋風(fēng)公眾號
金剛石自身具備諸多卓越特性，其導(dǎo)熱性能出類拔萃，電子遷移率極高，同時兼具耐高壓、大射頻、低成本、耐高溫等優(yōu)異的物理特質(zhì)，堪稱自然界中熱導(dǎo)率最高的熱沉材料。與Si、SiC和GaN等半導(dǎo)體材料相比，金剛石優(yōu)勢盡顯。例如，金剛石的熱導(dǎo)率高達(dá)2200W/m·K，足足是Si材料的10倍有余；相較于GaN，金剛石的載流子遷移率和擊穿電場更為出色。正因如此，金剛石無疑是理想的熱沉材料。從當(dāng)前各種材料的研究成果對比來看，無論是單晶金剛石，還是多晶金剛石薄膜，其熱導(dǎo)率都遠(yuǎn)超其他襯底材料。故而，將單晶金剛石或多晶金剛石薄膜用作熱沉材料，以增強(qiáng)半導(dǎo)體器件的散熱能力，已成為業(yè)內(nèi)廣泛認(rèn)可的未來散熱方案之一。
回顧黃河旋風(fēng)的研發(fā)歷程，早在 2023年5月便啟動了“面向高端應(yīng)用場景的 CVD多晶金剛石薄膜開發(fā)”項(xiàng)目。為此，籌建了專門用于穩(wěn)定生長多晶金剛石薄膜的潔凈實(shí)驗(yàn)室，配備了MPCVD設(shè)備運(yùn)行所需的各類設(shè)施，精心設(shè)計了適用于多晶金剛石薄膜生長的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，成功攻克了熱沉級CVD多晶薄膜從設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行、生長工藝設(shè)計與優(yōu)化、生長襯底的剝離，到大直徑金剛石薄膜加工易出現(xiàn)翹曲及碎裂、拋光效率與質(zhì)量等多方面的技術(shù)難題。
圖源：黃河旋風(fēng)公眾號
在2024年11月11日，黃河旋風(fēng)與廈門大學(xué)薩本棟微米納米科學(xué)技術(shù)研究院攜手合作，共同成立了集成電路熱控聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。雙方將聚焦于5G/6G、AI以及相控陣?yán)走_(dá)領(lǐng)域芯片散熱的棘手難題，深入開展基于金剛石材料的集成散熱應(yīng)用創(chuàng)新研究。黃河旋風(fēng)所提供的多晶金剛石熱沉片，為聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室開展“集成電路用金剛石材料研發(fā)和示范應(yīng)用”項(xiàng)目的突破提供了堅實(shí)有力的保障。
作為功能材料，金剛石在熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)及量子特性方面仍在持續(xù)深入開發(fā)。以金剛石應(yīng)用為核心的熱管理材料、光學(xué)材料、力學(xué)及聲學(xué)材料、半導(dǎo)體材料，展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢與巨大的發(fā)展?jié)摿�，在現(xiàn)代高科技領(lǐng)域以及國防工業(yè)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，正逐步演變?yōu)閲H競爭的全新熱點(diǎn)�；谶@些卓越表現(xiàn)，金剛石半導(dǎo)體被視作極具發(fā)展前景的新型半導(dǎo)體材料，在業(yè)界享有“終極半導(dǎo)體材料”的盛譽(yù)。
未來，黃河旋風(fēng)將著力開展直徑3英寸及光學(xué)級CVD多晶金剛石薄膜的開發(fā)工作，并積極籌建CVD多晶金剛石檢測中心，全力推進(jìn)CVD金剛石薄膜在熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)和電化學(xué)等多方面的廣泛應(yīng)用，為科技進(jìn)步持續(xù)貢獻(xiàn)力量。
參考來源：
黃河旋風(fēng)官網(wǎng)、公眾號
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/留白）
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