中國粉體網(wǎng)訊 3月11日，中石科技在投資者互動平臺上透露，公司已具備金剛石導熱復合材料的研發(fā)技術和產(chǎn)品。這種材料以金剛石為導熱填料，與其他基體復合而成，具有高導熱性、良好的化學穩(wěn)定性等特性，廣泛應用于高性能芯片、航空航天、新能源汽車及激光設備等領域。
金剛石熱管理
隨著電子設備的性能不斷提升，散熱問題已成為制約技術發(fā)展的關鍵瓶頸。無論是高性能芯片、新能源汽車，還是航空航天設備，過熱都會導致性能下降、壽命縮短甚至損壞。傳統(tǒng)的散熱材料如銅、鋁等，雖然具有一定的導熱性能，但在面對高熱負荷時，往往力不從心。
金剛石，因其卓越的導熱系數(shù)（高達2000 W/m·K）和低熱膨脹系數(shù)，成為解決散熱問題的理想選擇。近年來，金剛石導熱材料的研究取得了突破性進展，為高效散熱提供了全新的解決方案。
不同半導體材料的物理性質(zhì)對比表
圖源：Wort, C.J.H. and R.S. Balmer, Diamond as an electronic material
技術突破
2025年1月，鉆石巨頭戴爾比斯旗下的高科技材料企業(yè)Element Six推出了銅-金剛石復合材料，其導熱系數(shù)遠超純銅，能夠有效降低半導體器件的工作溫度，提高其性能和可靠性。
銅-金剛石復合材料（樣品） 圖源：元素六官網(wǎng)
香港大學、南方科技大學和北京大學聯(lián)合團隊成功研發(fā)出超薄超柔性金剛石薄膜，熱導率高達1300 W/m·K，可直接貼合芯片表面，顯著提升散熱效率。廈門大學研究團隊則將多晶金剛石襯底集成到芯片封裝中，使芯片最高結(jié)溫降低24.1℃，封裝熱阻降低28.5%。
柔性金剛石薄膜
圖源：Jing, J., et al. Scalable production of ultraflat and ultraflexible diamond membrane
2025年2月，上海征世科技股份有限公司宣布在單晶金剛石散熱片領域取得重大突破，成功研發(fā)出尺寸達30mm×55mm的單晶金剛石散熱片。這一成果不僅填補了國內(nèi)大尺寸單晶金剛石散熱片的技術空白，更為全球高功率電子設備的散熱解決方案提供了新的可能性。
2024年5月，河南黃河旋風公司宣布成功研發(fā)出CVD多晶金剛石熱沉片。該產(chǎn)品的直徑為2英寸，厚度范圍在0.3至1毫米之間，熱導率超過2000W/m·K，達到了金剛石的理論熱導率值。
這些技術突破不僅解決了傳統(tǒng)散熱材料的局限性，還為金剛石在更多應用場景中的商業(yè)化落地奠定了基礎。
產(chǎn)業(yè)化應用
1.電子設備領域
華為公司已布局金剛石散熱技術，申請了基于硅和金剛石的三維集成芯片混合鍵合方法的專利。英偉達則采用鉆石散熱GPU進行測試，實驗數(shù)據(jù)顯示，其AI及云計算性能提升了三倍。
2.新能源汽車領域
弗勞恩霍夫美國研究中心利用人造金剛石制備出晶圓級納米薄膜，并將其集成至電子元件中。實驗數(shù)據(jù)顯示，該技術可將局部熱負荷降低至原有水平的1/10，顯著提升電動汽車的性能與使用壽命。
3.航空航天與激光設備
金剛石導熱復合材料在高功率激光設備和航空航天領域也展現(xiàn)出巨大潛力。其卓越的導熱性能和機械穩(wěn)定性，使其成為極端環(huán)境下散熱解決方案的首選。
挑戰(zhàn)與未來
盡管前景廣闊，金剛石導熱材料仍面臨諸多挑戰(zhàn)：
1.成本高昂：CVD法制備大尺寸單晶金剛石的成本極高，一片拇指大小的半導體級人造金剛石價格超萬元。
2.工藝兼容性：現(xiàn)有硅基半導體制造設備與金剛石加工工藝不兼容，需重新開發(fā)光刻膠與蝕刻方法。
3.摻雜技術瓶頸：n型金剛石的摻雜技術尚未成熟，電阻率難以達到器件要求。
金剛石導熱材料憑借其卓越的性能，正在成為熱管理領域的“明星材料”。盡管面臨成本高、工藝復雜等挑戰(zhàn)，但隨著技術的不斷突破和產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展，其商業(yè)化應用前景廣闊。未來，金剛石導熱材料有望在消費電子、新能源汽車、航空航天等領域?qū)崿F(xiàn)規(guī)�；瘧茫瑸槿蚩萍及l(fā)展注入新的活力。
參考來源：
1.中科院物理所，新浪財經(jīng)，Element Six，中國粉體網(wǎng)
2.Wort, C.J.H. and R.S. Balmer, Diamond as an electronic material. Materials Today
3.Jing, J., et al. Scalable production of ultraflat and ultraflexible diamond membrane
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/輕言）
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