中國粉體網訊 隨著芯片功率密度持續攀升，現有的熱管理解決方案已難以跟上步伐。例如最先進的人工智能（AI）芯片，在訓練和推理工作負載期間會產生大量熱量，需依靠復雜且昂貴的數據中心冷卻系統來維持性能、防止故障。國防與通信領域的射頻放大器也面臨類似挑戰，高溫會限制性能并縮短設備使用壽命。
散熱不足會引發多重痛點：（1）性能受限：芯片需降頻運行以避免過熱；（2）可靠性下降：過熱引起的故障可能造成高昂的停機損失；（3）冷卻成本高：需配備能源密集型冷卻系統，影響可持續性和利潤率。
金剛石憑借其極高的熱導率（單晶可達2000-2200 W/m·K），被認為是目前最具潛力的熱管理材料之一，可以顯著提升散熱效率和增強設備可靠性。然而此前行業內僅能在低缺陷密度與大尺寸襯底制備方面各自取得突破，將兩者結合是難以實現的目標。
2024年，Element Six（元素六）公司與日本Orbray株式會社宣布建立戰略合作伙伴關系，共同開發通過化學氣相沉積法（CVD）培育的高品質晶圓級單晶金剛石，該合作旨在釋放合成金剛石的雙重潛力：既可作為高功率密度半導體器件的散熱襯底，又能作為先進電子應用中的超寬帶隙半導體材料。
近日，兩家公司的戰略合作取得關鍵進展，雙方聯合開發出50 mm直徑高質量、低缺陷密度的單晶金剛石晶圓。
圖源：元素六
此次合成的金剛石晶圓表現出優異性能，導熱系數超2200 W/(m·K)，表面粗糙度Ra<0.5 nm，平整度低于10 μm，適合與氮化鎵（GaN）等下一代半導體直接鍵合，這一突破不僅為合成金剛石在高功率芯片和先進封裝中的散熱應用開辟了新路徑，更推動其向下一代射頻（RF）和電力電子器件用寬帶隙半導體材料邁出了關鍵一步。該突破正是依托于雙方技術的深度融合，將Orbray的金剛石異質外延生長技術成功移植到元素六的CVD金剛石合成平臺，并結合了后者在同質外延及金剛石拋光方面的專業積累。
面對人工智能、5G、電氣化及國防現代化帶來的顛覆性行業需求，人造金剛石這類多功能材料的戰略價值正日益凸顯。此次技術進展為相關領域的創新升級筑牢了關鍵基礎，也為后續該材料在擴大尺寸、降低缺陷密度上的持續突破鋪路，助力技術進一步成熟落地。
參考來源：元素六、TechCrunch
（中國粉體網編輯整理/石語）
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