在新能源汽车的快充竞赛中，巨大的电流和电压产生的热量足以熔化传统电子元件，传统散热方案已无能为力。铜和铝虽然导热性能良好，但同时导电，需要额外绝缘层，反而阻碍热量传递。这时，一种兼具 “超级导热” 和 “完美绝缘” 双重特性的材料脱颖而出——金刚石热沉片。
金刚石的超高热导率（2200W/m·K）源于其完美的晶体结构。金刚石晶体中，碳原子以四面体结构紧密排列，形成刚性的晶格。当热量传入时，晶格振动（声子）能以极低阻力传播，热传递速度高达30-100km/s，是铜中声子速度的5倍以上。
在1000V高压环境下，普通绝缘材料易被击穿。金刚石的宽禁带特性（5.5eV） 使其能承受10MV/cm的击穿场强，是氮化镓的3.3倍，硅的33倍。这确保了高压环境下电子元件的安全运行。
金刚石的热膨胀系数仅为0.8×10⁻⁶/K，与硅（2.6×10⁻⁶/K）和碳化硅（4.2×10⁻⁶/K）接近。这一特性使金刚石基板在温度剧烈变化时不易与半导体材料分离，保证长期稳定性。
在兆瓦闪充系统中，金刚石热沉片被战略性地部署在三个关键部位：
在充电桩的功率转换模块中，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）是最关键的功率器件。
金刚石解决方案：
·采用金刚石衬底MOSFET：研究人员开发出基于金刚石衬底的MOSFET结构，在金刚石衬底上形成氢终端层，表面设置栅介质层和栅电极。
·创新封装技术：通过大面积裸露焊盘将热量高效传导至散热片，95%的热量可直接传导至液冷系统。
面对1000A大电流充电带来的巨大热量，新能源汽车虽然重新设计了液冷方案，但加入金刚石材料可进一步提升90%的散热效率。
金刚石解决方案：
·电池极耳金刚石涂层：在电池极耳（正负极连接片）上沉积1微米厚金刚石膜，降低接触电阻同时加速散热
·液冷板金刚石导热层：在液冷板与电池模组间添加金刚石导热垫片，热导率高达3.6W/m·K
·三维金刚石散热框架：采用金刚石微粉填充的复合材料制作电池包结构件，兼顾结构强度和热管理。
对于车载充电器和电驱逆变器中的氮化镓（GaN）功率器件，金刚石衬底展现出惊人效果：
金刚石解决方案：
·GaN-on-Diamond技术：通过直接键合技术将GaN器件转移到金刚石衬底上
·实验表明：相同功率密度下，金刚石基GaN器件比碳化硅基温度降低40%，器件寿命可延长10倍。
·在10GHz高频下输出功率可达10W/mm以上，性能远超传统材料
随着金刚石加工技术的成熟和成本下降，这项曾专属于航空航天领域的前沿材料，正在新能源汽车领域大放异彩。它不仅是破解兆瓦闪充“高温魔咒”的关键钥匙，更是推动电动汽车全面超越燃油车的重要技术支点。
化合积电是一家专注于宽禁带半导体材料研发、生产和销售的国家高新技术企业，核心产品有多晶金刚石(晶圆级金刚石、金刚石热沉片、金刚石窗口片、金刚石基复合衬底)、单晶金刚石(热学级、光学级、电子级、硼掺杂)和金刚石复合材料等，引领金刚石及新一代材料革新，赋能高端工业化应用，公司产品广泛应用于激光器、GPU/CPU、医疗器械、5G基站、大功率LED、新能源汽车、新能源光伏、航空航天和国防军工等领域。
