晶圆级金刚石芯片散热基板在LED超高功率密度封装中产业化应用

中科粉研（河南）超硬材料有限公司202506 01项目内容：用金刚石基板解决LED市场超高功率密度封装的散热问题行业痛点：在传统LED照明领域，散热问题一直是制约性能提升的关键因素。特别是随着LED技术向高光效、高功率方向的快速发展，高功率LED封装技术因其结构和工艺的复杂性，对LED的性能、寿命产生直接影响。而高功率LED在复杂应用场景中，因散热不良导致的光衰加剧、稳定性下降等成为行业亟待解决的难题。解决方案：针对传统高功率封装产品痛点，中科粉研开创性采用金刚石基板工艺，联合下游用户推出了行业突破性的大功率封装新品——金刚石基超大功率密度封装，满足了如汽车大灯、户外强光照明、舞台灯光等场景对高功率LED的使用需求，为高功率LED的发展应用开拓了更多可能性。 02价值体现：新材料新工艺为下游用户产品赋能，提升产品竞争力部分性能指标：源⾃深圳瑞丰光电 03产品特质：综合性能优势-与主流LED散热基板材料对比特殊性能：基于产品综合导热率均值在1400-1800w/m.k，是氮化铝陶瓷基板导热的10倍以上,是普通PCB散热板的1000倍，远远超越铜基板、氮化硅基板以及PCB的散热能力，是高功率LED、光通信模块、高算力芯片、高功率器件和射频器件封装的最优选择。同时金刚石材料热膨胀系数小，可减少因温度变化而产生的热应力，防止裂纹或剥离等问题。能够有效提升器件的可靠性、稳定性以及使用寿命，这一特性在舞台灯等专业照明场景中尤为重要，可确保设备高强度运行下仍保持优异性能。 部分性能指标：源⾃深圳瑞丰光电 04重大突破：2024年国际前沿水平的大型CVD长晶装备得到生产验证超高产能：公 司 拥有1 0-1 0 0K W不 同型 号系列的晶 体生长设 备 ， 其 中2024年 已 经 进 入 量产测 试 阶 段的915 M H Z-7 5 K W型 具有30 0 m m的 生长台面 积，位于国 际 先 进和国 内 头 部技 术水 平， 可达 目 前 市场主 流装 备9倍 产 能 ， 大幅降低 末 端产 品 成本。 915型⻓晶设备示例图⽚ 04重大突破：高速CVD散热基板长晶工艺日趋成熟，进一步降本长速和良品率：基 于 成熟的 特殊生长工 艺 ， 散 热 基 板 的晶 体生长速 度根 据不 同 下 游 基 板 要 求，可达 到 目前同行 业3-5倍， 良 品 率达 到9 2.7 %,远 超 同 行 业 的6 2.3 % ⻓晶⻋间示例图⽚ 04重大突破：金刚石超级微纳剥离激光在2024年11月联合开发成功技术和切片效率：超级 隐 切和 剥 离激光微 纳加 工 技 术具备 和世 界 著 名 半导体 企业英 飞 凌及日 本 迪 斯科 同台竞 争的水 平， 是国 内 市场主 流 激光 加 工 效 率的15倍左 右，极大 提 高 基 板 生 产 效 率 05竞品分析：成本优势-市场不同散热基板行情对比产品成本：基于前述重大突破，公司产品单位成本预估低于同行业57+%，能够满足LED行业敏感成本需求 06市场分析：LED高功率封装市场稳定持续增长根据2023年数据，全球汽车LED照明市场规模为1212.77亿元人民币（约合186亿美元），中国市场规模为495.66亿元人民币。若以年均复合增长率8.28%推算，2025年全球市场规模预计达到约1420亿元人民币至1625亿元人民币（约合218亿美元至250亿美元之间）。全球市场：2024年车灯市场需求有望稳定增长至373.95亿美元，其中头灯市场产值占比超过60%。预计到2025年，全球车灯（含前大灯、后尾灯等）市场规模将超3500亿元。中国市场：2025年，中国汽车车灯总成市场空间有望达到1000亿元，其中前大灯市场空间接近800亿元。车用LED领域，艾迈斯欧司朗、日亚化学等国际企业占据主导地位，但国内企业也在逐步提升市场份额。LED封装市场：截至2022年底，中国LED封装市场规模达759.1亿元，其中车用照明灯具是重要组成部分。汽车LED大灯高密度封装市场规模庞大且增长迅速，全球和中国市场均呈现出明显的增长趋势。在车灯总成领域，小糸、法雷奥等传统巨头占据较大市场份额，但华域视觉和星宇股份等国内企业正在崛起。020040060080010001200140016002024202520262027202820292024-2029全球汽⻋⾼功率LED⼤灯封装市场规模预测（单位：亿元）01002003004005006007008009001000 202420252026202720282029全球⾼功率LED封装市场规模预测（单位：亿美元） 07风险与应对：通过聚焦产业链联盟、技术分层创新化解未来风险n拼接生长n三维生长成本风险：单晶⾦刚⽯基板⽬前成本约为铜基板的10-20倍，与氮化铝基板成本持平。如果传统基板大规模扩产，成本会大幅下降。单晶⾦刚⽯基板将面临成本过高的风险。应对方法：采用金刚石微片（仅核心区域使用）+混合基板设计，预计成本比全单晶降低40%。工艺适配风险：o目前与下游用户联合开发的⾦刚⽯表⾯⾦属化技术，仍需时间验证可靠性。o热膨胀系数（CTE）匹配：⾦刚⽯CTE为1.1ppm/K，LED芯⽚（如GaN）为5.6ppm/K，中间缓冲层材料的可靠性需要最终下游用户长期使用反馈。应对方法：适配和使用过程中的风险，可由与下游客户的联合研发，小批量试产，不断迭代优化定型解决。量产能力风险：现有CVD金刚石生长速度随然大幅提升，但对下游需求依然较慢（50-100μm/h），规模化生产仍需持续投入工艺优化开发资金和时间。应对方法：通过已经储备的拼接生长、三维生长、异质外延等长晶技术，不断提高晶体生长速度，并满足下游产品的差异化需求。 n异质外延生长 08核心优势：工程化创新助推公司产品实现从技术领先到成本领先跨越n生产：是目前国内唯一集CVD装备、长晶、外延、微纳加工、表面金属化到先进封装基板的金刚石垂直整合制造商n工艺：掌握全流程工艺，自有专利护航；已获50+项专利及10项软件著作权，并逐步完善知识产权体系布局n人才：注重青年队伍人员培养，目前有全职就读瑞典皇家理工学院攻读博士1人；香港科大、日本早稻田大学交换生4人n布局：重心放在高功率器件封装基板等伴随AI发展的新兴领域市场，提升公司核心竞争力和持续盈利能力n愿景：致力成为全球领先的金刚石半导体基板材料科学公司 中科粉研（河南）超硬材料有限公司河南省郑州市高新技术开发区河阳路186号1号楼李小岚15649072177