黄河旋风成功研发CVD多晶金刚石热沉片，攻克芯片散热难题

科技 2024-11-27 17:03 河南

在集成电路这一国家战略性新兴产业中，中美科技竞争日益激烈。随着电子器件性能的飞速提升，如何高效传导集成电路芯片（如CPU和GPU）产生的热量，成为保障系统持续、稳定、平稳运行的关键。硅作为传统半导体材料，在高功率密度、高频、高温、高辐射等极端条件下，面临着散热性能等诸多瓶颈。因此，开发具备高传热性能的散热材料，成为当前研究的重中之重。

2024年5月，黄河旋风公司宣布成功研发出CVD多晶金刚石热沉片。该产品的直径为2英寸，厚度范围在0.3至1毫米之间，热导率超过2000 W/m•K，达到了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低于4nm，翘曲度小于2μm，性能指标优于国外同类产品，处于国际领先水平。

金刚石作为一种自然界中热导率最高的材料，具备卓越的导热性能和极高的电子迁移率，同时还具有耐高压、大射频、低成本、耐高温等优异物理特性。与硅（Si）、碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等半导体材料相比，金刚石具有显著优势。例如，金刚石的热导率可高达2200W/m•K，是硅材料的10倍以上；与氮化镓相比，金刚石的载流子迁移率和击穿电场更高，使其成为理想的热沉材料。目前，将单晶金刚石或多晶金刚石薄膜作为热沉材料，以提高半导体器件的散热能力，已成为业界广泛认可的未来散热方案之一。

为进一步推动金刚石在集成电路散热领域的应用，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共同成立了集成电路热控联合实验室。该实验室将针对5G/6G、AI以及相控阵雷达等领域的芯片散热难题，开展基于金刚石材料的集成散热应用创新研究。黄河旋风提供的多晶金刚石热沉片，为联合实验室在“集成电路用金刚石材料研发和示范应用”项目上的突破提供了坚实保障。

回溯研发历程，黄河旋风于2023年5月启动了“面向高端应用场景的CVD多晶金刚石薄膜开发”项目。公司筹建了能够稳定生长多晶金刚石薄膜的洁净实验室，配备了MPCVD设备运行所需的各种设施，并设计了独特的生长结构。在研发过程中，黄河旋风攻克了热沉级CVD多晶薄膜在设备稳定运行、生长工艺设计及优化、生长衬底剥离、大直径金刚石薄膜加工易产生翘曲及碎裂、抛光效率及质量等多方面的技术难题。

金刚石作为一种功能材料，其热学、光学、电学及量子特性正在不断被开发和应用。金刚石在热管理材料、光学材料、力学及声学材料以及半导体材料等领域具有显著优势和巨大发展潜力，在现代高科技领域和国防工业中扮演着重要角色，正成为国际竞争的新热点。业界普遍认为，金刚石半导体是一种极具前景的新型半导体材料，被誉为“终极半导体材料”。

据报道，黄河旋风将继续开展直径3英寸及光学级CVD多晶金刚石薄膜的研发工作，并筹建CVD多晶金刚石检测中心，以推进CVD金刚石薄膜在热学、光学、电学、声学和电化学等方面的应用。

新闻来源：黄河实业集团

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