金刚石散热材料技术路线与性能
金刚石散热材料技术路线主要分为三类:
- 金刚石铜复合材料:热导率600-800 W/mK,可制备大尺寸产品,价格相对较低。
- 金刚石多晶片:热导率800-2000 W/mK,目前4英寸产品相对成熟,价格较高。
- 金刚石单晶:热导率2000-2300 W/mK,产品尺寸受限,价格居中。
应用场景与技术路线选择
- 芯片热流密度≥500 W/平方厘米时,必须使用金刚石散热方案。
- 金刚石铜复合材料:成本较低,多用于冷板中心部位。
- 金刚石多晶/单晶:热导率更高,适合贴近芯片的盖板、键合层等内部位置。
商业进展
- 台积电:明确提出12英寸金刚石产品需求,要求厚度≥300微米、热导率≥1500 W/mK,预计1-2年可实现技术突破。
- 北美地区:基于4英寸金刚石多晶的散热方案进度最快。
- 国内地区:金刚石铜方案已有小范围应用。
金刚石制备设备
- 2450频段MPCVD设备:
- 单台价格几十万,企业自研自制成本可降至50万元以下。
- 主要供应商包括国机精工(设备外售+自用)、成都沃特塞恩、成都华宇等。
- 915频段MPCVD设备:
- 海外厂商仅生产实验室设备,无大规模量产能力。
- 元素六、Diamond Foundry等海外企业设备为自研自用,不对外销售。