随着电子设备向微型化、高性能化方向飞速发展，热管理问题已成为制约半导体技术进步的瓶颈之一。在先进封装领域，这一挑战尤为严峻，主要原因体现在以下几个方面：
器件性能与温度的直接关联：现代电子器件的功率密度呈指数级增长，特别是CPU、GPU及5G射频芯片等高性能半导体，其功率密度已突破100W/cm²。研究表明，结温每升高10-12℃，半导体器件的可靠性会骤降50%，同时漏源电流、增益和输出功率等关键参数也会显著退化。在氮化镓（GaN）功率器件中，温度升高还会导致“电流崩塌”效应，严重削弱其高频优势。热积累已成为制约第三代半导体（如GaN、SiC）性能发挥的核心因素。
先进封装结构带来的散热挑战：2.5D/3D封装通过硅中介层（Interposer）和硅通孔（TSV）技术实现芯片堆叠与高密度互连，虽然大幅提升了集成度和信号传输效率，但也带来了热堆积效应：
中介层作为热传导关键路径，传统散热材料（如硅或玻璃）热导率不足（硅：150 W/m·K，玻璃：1-2 W/m·K），形成散热瓶颈。
芯片堆叠结构使热量在垂直方向难以快速导出，底层芯片成为“热陷阱”。
异质集成中不同材料的热膨胀系数（CTE）差异引发热应力，导致界面分层和可靠性下降。
金刚石热沉的技术优势
金刚石是自然界导热最佳材料，凭借其独特性能成为理想散热材料：
超高导热：单晶金刚石理论值2000W/m·K，多晶金刚石实际值1200-2200W/m·K。
低热膨胀：1.0×10⁻⁶/K（接近硅的2.6×10⁻⁶/K），减少热应力。
优异绝缘：电阻率>10¹² Ω·cm，适用于高电场环境。
具体应用案例：
多晶金刚石衬底集成到玻璃转接板封装芯片背面及其散热性能表征
沉积金刚石膜：在芯片表面沉积金刚石钝化层，同时提升散热与保护性能。
发展路径与未来展望
短期突破方向：小尺寸高价值芯片优先，例如激光器、射频器件等；工艺创新方面，比如金刚石复合材料降低界面热阻。
长期技术路线：提升CVD沉积效率，开发大面积晶圆技术，成本下降；发展金刚石粉体复合材料，替代单晶方案；与先进封装协同，在3D封装中集成金刚石微通道，结合两相冷却技术。
金刚石凭借其极限热物理性能，将成为突破先进封装散热瓶颈的核心材料。未来，随着CVD成本下降及异质集成工艺不断成熟，金刚石热沉将成为3D IC、AI芯片、量子器件的标配散热方案，重塑半导体封装技术格局。
化合积电专注于金刚石热管理，以为激光芯片、GPU/CPU、功率半导体器件、航空航天等头部客户提供专业的热管理解决方案，助力金刚石热管理在高功率、高频、高温等特定领域，发挥无可替代的作用。
