研发成功！黄河旋风金刚石热沉片攻克芯片散热难题

中国粉体网讯  在当今科技格局下，集成电路作为国家战略性新兴产业，已然成为中美科技竞争的核心要点。近年来，随着电子器件性能的迅猛发展，高效传导集成电路芯片（如CPU和GPU）所产生的热量，对于保障系统持续、稳定且平稳运行起着至关重要的作用。而以硅为核心的传统半导体领域，在面对高功率密度、高频、高温、高辐射等条件时，遭遇了发展瓶颈。于是，探寻高传热性能的散热材料成为当下研究领域的焦点所在。

黄河旋风在2024年5月取得了重大突破，成功研制出CVD多晶金刚石热沉片。该产品直径达2英寸，厚度在0.3至1mm之间，热导率更是超过2000W/m·K，精准触及金刚石的理论热导率值。经过双面抛光处理后，其表面粗糙度Ra小于4nm，翘曲度低于2μm。这一卓越品质不仅优于国外同类产品，更使黄河旋风在该领域占据领先地位。

图源：黄河旋风公众号

金刚石自身具备诸多卓越特性，其导热性能出类拔萃，电子迁移率极高，同时兼具耐高压、大射频、低成本、耐高温等优异的物理特质，堪称自然界中热导率最高的热沉材料。与Si、SiC和GaN等半导体材料相比，金刚石优势尽显。例如，金刚石的热导率高达2200W/m·K，足足是Si材料的10倍有余；相较于GaN，金刚石的载流子迁移率和击穿电场更为出色。正因如此，金刚石无疑是理想的热沉材料。从当前各种材料的研究成果对比来看，无论是单晶金刚石，还是多晶金刚石薄膜，其热导率都远超其他衬底材料。故而，将单晶金刚石或多晶金刚石薄膜用作热沉材料，以增强半导体器件的散热能力，已成为业内广泛认可的未来散热方案之一。

回顾黄河旋风的研发历程，早在 2023年5月便启动了“面向高端应用场景的 CVD多晶金刚石薄膜开发”项目。为此，筹建了专门用于稳定生长多晶金刚石薄膜的洁净实验室，配备了MPCVD设备运行所需的各类设施，精心设计了适用于多晶金刚石薄膜生长的独特结构，成功攻克了热沉级CVD多晶薄膜从设备稳定运行、生长工艺设计与优化、生长衬底的剥离，到大直径金刚石薄膜加工易出现翘曲及碎裂、抛光效率与质量等多方面的技术难题。

图源：黄河旋风公众号

在2024年11月11日，黄河旋风与厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院携手合作，共同成立了集成电路热控联合实验室。双方将聚焦于5G/6G、AI以及相控阵雷达领域芯片散热的棘手难题，深入开展基于金刚石材料的集成散热应用创新研究。黄河旋风所提供的多晶金刚石热沉片，为联合实验室开展“集成电路用金刚石材料研发和示范应用”项目的突破提供了坚实有力的保障。

作为功能材料，金刚石在热学、光学、电学及量子特性方面仍在持续深入开发。以金刚石应用为核心的热管理材料、光学材料、力学及声学材料、半导体材料，展现出显著的优势与巨大的发展潜力，在现代高科技领域以及国防工业中发挥着举足轻重的作用，正逐步演变为国际竞争的全新热点。基于这些卓越表现，金刚石半导体被视作极具发展前景的新型半导体材料，在业界享有“终极半导体材料”的盛誉。

未来，黄河旋风将着力开展直径3英寸及光学级CVD多晶金刚石薄膜的开发工作，并积极筹建CVD多晶金刚石检测中心，全力推进CVD金刚石薄膜在热学、光学、电学、声学和电化学等多方面的广泛应用，为科技进步持续贡献力量。

参考来源：

黄河旋风官网、公众号

（中国粉体网编辑整理/留白）

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