当一架无人机在烈日下悬停执行电力巡检任务,其核心电机控制芯片温度正悄然逼近临界点;当军用无人机开启全速追踪模式,内部功率器件瞬间释放的热量足以让常规散热系统“崩溃”。热量,在无人机高度紧凑的机体内部,已成为制约其性能突破的隐形枷锁。然而,一种被誉为“散热王者”的材料—金刚石热沉片,正悄然改变这场“热战役”的格局,为无人机翱翔的极限,注入一股强大的“冷静”力量。
现代无人机,尤其是高性能工业级与军用无人机,是高度集成的技术综合体。高能量密度电池、大功率电机驱动、高频处理器、大功率射频/激光模块等密集排布于狭小空间。随着智能化、长航时、高载荷需求的爆炸式增长,芯片与功率器件的功耗与热流密度急剧攀升,单位面积发热量可达传统设备的十倍乃至百倍以上。传统的铜、铝散热方案,受限于其导热系数(铜约400 W/mK,铝约237 W/mK),在应对第三代半导体(如GaN、SiC)器件产生的极高热流密度时,已日益捉襟见肘,成为制约无人机向更高功率、更小体积、更可靠方向发展的核心瓶颈。

当金刚石以“热沉片”(作为器件衬底或中间散热通道)的形式,应用于无人机的关键发热部位,其效果是革命性的:
在电机驱动与功率模块中:作为GaN/SiC高功率密度器件的衬底或载体,金刚石热沉片能将开关损耗产生的巨大热量迅速导出,确保电机驱动系统在高温环境下持续以峰值功率、高效率稳定输出。这直接提升了无人机的瞬时爆发力、负载能力与高空低温/高温沙漠等极端环境适应力。
在核心处理器与高功耗芯片中:作为CPU、FPGA等处理单元的散热基板或集成式微通道冷板的一部分,金刚石能有效控制“大脑”的温度,防止因过热导致的性能降频,保障复杂飞控算法、实时图像识别与数据传输的流畅运行,为自主飞行、集群协同等智能应用提供算力保障。
在激光雷达与光电载荷中:高功率激光器是激光雷达(LiDAR)与部分光电吊舱的核心,其发热直接影响输出功率稳定性与探测精度。金刚石热沉片的应用,能显著提升激光器散热效率,保障传感器在长时间任务中的性能一致性。
在射频功率放大器中:对于通信、侦查、电子战类无人机,其射频前端功率放大器发热巨大。金刚石的高导热与高频特性,能显著提升功放散热与信号传输效率,增强通信距离与抗干扰能力。
一场由材料革新驱动的无人机性能革命,已随金刚石闪耀的导热之光,悄然启程。
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、氮掺杂)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。