隨著終端產(chǎn)品對輕薄化和高效化的要求提升，半導(dǎo)體方案的發(fā)展方向已不僅僅是提升性能而已，發(fā)熱量和散熱表現(xiàn)也成為半導(dǎo)體設(shè)計中相當(dāng)重要的因素。發(fā)熱量主要和芯片制造工藝和溫度控制算法有關(guān)，而散熱表現(xiàn)則可以在材料和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上下功夫。在導(dǎo)熱散熱領(lǐng)域，材料如何選擇？

在散熱材料的選擇上，傳統(tǒng)石墨片、石墨烯等材料雖有一定效果，但面對未來高功率、高集成密度的器件，其熱導(dǎo)率與輕薄化的需求難以滿足。因此，探索新型高效散熱材料顯得尤為重要。金剛石、石墨烯等碳材料剛好滿足要求，他們具有很高的導(dǎo)熱系數(shù)，其復(fù)合材料是一類極具應(yīng)用潛力的導(dǎo)熱散熱材料，目前已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點。

金剛石，這一具有獨特“碳單質(zhì)”特性的材料，憑借其卓越的熱導(dǎo)率、高硬度和剛度，以及低膨脹系數(shù)和低密度屬性，成為了散熱領(lǐng)域的新寵。

為了合成適用于熱管理應(yīng)用的金剛石，科研人員選擇了微波輔助CVD技術(shù)。這種技術(shù)能夠精確控制晶粒大小和晶粒界面，從而生產(chǎn)出符合特定應(yīng)用需求的高品質(zhì)多晶金剛石。目前，CVD金剛石已實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，有1000-2000 W/m·K等不同等級的熱導(dǎo)率供選擇。此外，CVD金剛石還具有完全各向同性的特征，能夠在各個方向上均勻擴(kuò)散熱量，進(jìn)一步提升了其散熱效率。

在成本方面，CVD金剛石散熱器的生產(chǎn)成本相對較低。未經(jīng)金屬化處理的CVD金剛石散熱器批量生產(chǎn)成本僅為1美元/立方毫米，且價格主要取決于熱導(dǎo)率等級。對于常見的厚度和尺寸應(yīng)用，金剛石散熱器的尺寸通常較小，因此只需在芯片層面額外增加少量成本，即可實現(xiàn)系統(tǒng)成本的顯著降低。

金剛石不僅在熱導(dǎo)率方面表現(xiàn)出色，還具有高電阻率、高擊穿場強、低介電常數(shù)和低熱膨脹等特點。這些特性使得金剛石在高功率光電器件的散熱問題上具有顯著優(yōu)勢。通過采用適當(dāng)?shù)男酒迟N方法，金剛石散熱器能夠為半導(dǎo)體封裝提供可靠的熱管理解決方案，確保器件在高效運行的同時保持穩(wěn)定的溫度。

綜上所述，金剛石作為高效散熱領(lǐng)域的新星，憑借其卓越的性能和低廉的成本，正逐步成為半導(dǎo)體設(shè)計中不可或缺的材料。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的進(jìn)一步降低，金剛石有望在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用，為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的輕薄化、高效化發(fā)展提供有力支持。