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金刚石衬底:解决高性能电子产品散热问题最佳材料

时间:2024-03-14浏览次数:138

随着应用需求的发展愈加明朗,未来对高功率器件的性能要求越来越高。虽然基于 GaN 的电子器件能够提供超高的电流和功率密度性能,但是,许多高端电子系统的故障都可以直接归因于缺乏适当的热管理。

 

传统的解决办法中,SiC(400 W/mK)衬底与 GaN 的集成为面向高功率应用的 GaN HEMT 和 MMIC 技术提供了最佳选择。然而,尽管使用了 SiC 衬底,但是在基于 GaN 的电子器件中,充分的散热仍然是决定最大功率耗散的限制因素。因此,长期可靠性常常是通过对最大功率耗散指标进行降额处理来实现的。采用 CVD 金刚石(2000 W/mK)作为散热片是一种好得多的散热解决方案,与目前顶尖的 GaN 器件相比,其功率密度有可能提高 3 倍或更多。

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CVD 金刚石与“传统”散热材料的比较

金刚石拥有一系列引人注目的特性,因而使其成为解决热管理问题最有效的材料。 CVD(化学气相沉积)实现了对晶粒尺寸、晶粒纯度和晶粒界面的控制,可以生成高品质、高重复性的多晶金刚石,从而满足特殊应用的热导率要求。

 

CVD 金刚石为 5G 和其他高功率电子系统提供更有效、更小型和简易化的解决方案。将使用 CVD 工艺生长的金刚石用作高性能散热片,能够确保众多颠覆性电子元器件的有效性能,从 GaN 固态 RF X波段功率放大器(PA)到先进的 ASIC,再到激光二极管等均在其列。采用 CVD 金刚石散热片后,器件能在较高的功率级运行,并不会推高工作结温,从而可以延长使用寿命并改善可靠性。

 

化合积电致力于金刚石等热沉材料研究,掌握国际领先的金刚石热管理产品和解决方案,现有核心产品晶圆级金刚石、金刚石热沉片、金刚石窗口片、金刚石异质集成复合衬底等。其中,晶圆级金刚石生长面表面粗糙度Ra<1nm;金刚石热沉片热导率高达1000-2200W/m.k,技术指标皆达世界领先水平。金刚石热沉在大功率电子器件、5G基站、新能源汽车、航空航天等诸多领域皆有应用。


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