隨著電子設(shè)備性能的不斷提升，散熱問題日益成為制約其發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。傳統(tǒng)的散熱材料如銅和鋁已難以滿足日益增長的散熱需求，而單晶金剛石因其超高的熱導(dǎo)率、優(yōu)異的絕緣性能和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，被視為下一代散熱材料的理想選擇。

       2025年2月20日，上海征世科技股份有限公司（征世科技）宣布成功研發(fā)出尺寸達(dá)30 mm×55 mm的單晶金剛石散熱片，這一成果標(biāo)志著征世科技在散熱材料領(lǐng)域的技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平，為5G通信、人工智能、高性能計算等領(lǐng)域的散熱難題提供了全新的解決方案。

尺寸：30 mm×55 mm，厚度：0.3~3.0 mm熱導(dǎo)率：1800~2200 W/(m·K)偏離角：(100)面偏角3°左右

氮濃度：0.2×10-6以下

單晶金剛石產(chǎn)品實物展示與參數(shù)

       1、單晶金剛石制造工藝

       單晶金剛石的制造工藝復(fù)雜且技術(shù)門檻高，主要包括以下幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

       1、原料選擇與預(yù)處理：

       單晶金剛石的生長通常依賴于高質(zhì)量的金剛石籽晶和合適的生長基底。籽晶的選擇和處理對于后續(xù)的晶體生長至關(guān)重要。

       2、生長方法：

       目前主流的單晶金剛石生長方法包括高溫高壓合成（HPHT）和化學(xué)氣相沉積（CVD）。HPHT方法通過模擬天然金剛石的形成條件，在極高的溫度和壓力下合成金剛石。而CVD方法則通過化學(xué)反應(yīng)在基底上逐層沉積金剛石，適合制備高質(zhì)量、大尺寸的單晶金剛石。

       HPHT法受高壓設(shè)備體積限制，晶體尺寸提升空間有限，并且在使用HPHT法時需要引入催化劑促進(jìn)成核，因此金剛石內(nèi)部雜質(zhì)難以得到有效減少。與HPHT法相比，CVD法的有效生長空間大，原材料純度高，使合成金剛石純度較高，尤其是在摻雜處理方面具有較大優(yōu)勢。微波等離子體化學(xué)氣相沉積法(MPCVD)是當(dāng)下被廣泛認(rèn)為合成大尺寸單晶金剛石的最好方法。征世科技正是通過優(yōu)化MPCVD技術(shù)，實現(xiàn)了大尺寸單晶金剛石的生長。

       理論上講，只要能夠獲得足夠尺寸的襯底，就可以制備出相應(yīng)尺寸的單晶金剛石。根據(jù)襯底種類不同，CVD法合成金剛石可分為異質(zhì)外延法和同質(zhì)外延法。

       合成大尺寸金剛石主要存在三種具體路線，即三維生長（單顆生長）、拼接生長以及異質(zhì)外延生長。

大尺寸單晶金剛石生長路線示意圖

       3、生長條件控制：

       單晶金剛石的生長過程需要精確控制溫度、壓力、氣體成分等條件，以確保晶體的質(zhì)量和均勻性。

       4、后期加工：

       生長完成后，還需要對單晶金剛石進(jìn)行切割、研磨和拋光等后期加工，以滿足特定的尺寸和形狀要求。

       2、大尺寸單晶金剛石散熱片的顯著優(yōu)勢

       大尺寸單晶金剛石散熱片，具有以下幾方面的顯著優(yōu)勢：

       1、超高熱導(dǎo)率：

       單晶金剛石的熱導(dǎo)率高達(dá)2000 W/(m·K)，是傳統(tǒng)銅、鋁等散熱材料的5倍以上。這一特性使得單晶金剛石散熱片能夠迅速將熱量從熱源導(dǎo)出，有效降低芯片結(jié)溫，提高電子設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性。

       2、優(yōu)異絕緣性能：

       單晶金剛石的電阻率高達(dá)1016 Ω·cm，可有效避免電磁干擾，保證電子設(shè)備的穩(wěn)定運行。這一特性在高頻、高功率的電子設(shè)備中尤為重要。

       3、穩(wěn)定化學(xué)性質(zhì)：

       單晶金剛石耐高溫、耐腐蝕，能夠在惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定工作。這使得它在航空航天、深海探測等極端環(huán)境下的電子設(shè)備散熱中具有獨特優(yōu)勢。

       4、輕薄化設(shè)計：

       征世科技的單晶金剛石散熱片厚度僅為0.5 mm，滿足了電子設(shè)備輕薄化設(shè)計的需求。在智能手機(jī)、平板電腦等便攜式設(shè)備中，輕薄化的散熱片能夠節(jié)省寶貴的內(nèi)部空間，提高設(shè)備的整體性能。

       3、應(yīng)用領(lǐng)域

       1、5G通信：

       5G基站設(shè)備具有高功率密度和復(fù)雜散熱需求，單晶金剛石散熱片能夠顯著提高基站設(shè)備的散熱效率，保障通信質(zhì)量。

       2、數(shù)據(jù)中心：

       數(shù)據(jù)中心中的高性能服務(wù)器和存儲設(shè)備需要高效的散熱系統(tǒng)來保持穩(wěn)定運行。單晶金剛石散熱片能夠有效降低服務(wù)器芯片的溫度，提高數(shù)據(jù)中心的運行效率和穩(wěn)定性。

       3、新能源汽車：

       新能源汽車中的電池管理系統(tǒng)、電機(jī)控制器等關(guān)鍵部件需要高效的散熱系統(tǒng)來保障其性能和安全。單晶金剛石散熱片具有優(yōu)異的散熱性能和穩(wěn)定性，能夠滿足新能源汽車的散熱需求。

       4、人工智能：

       人工智能領(lǐng)域的高性能計算平臺需要高效的散熱系統(tǒng)來支持大規(guī)模的并行計算。單晶金剛石散熱片能夠提供卓越的散熱性能，保障計算平臺的穩(wěn)定運行。