随着现代科学与技术的发展，硅材料在半导体制作上逐渐趋向物理极限，已经无法满足一些超高规格电子产品的苛刻条件，特别是针对射频芯片、功率器件在高频、高压、高功率的需求上，硅材料性能的限制尤为突出。同时，芯片制程的不断缩小，关键工艺难度越来越大，进度越来越缓慢。面向高功率密度器件如芯片的高效散热领域，具有最高热导率的金刚石被视为是解决“热病”问题的最佳“良药”。
高集成芯片会产生大量热量，并且通常表现出不均匀的散热，导致它们达到过高的温度，从而降低其性能、可靠性和寿命，功耗不断增加带来“热死亡”问题突出。
图1 芯片受温度影响示意图
为了保证热沉的正常工作、良好性能和使用寿命，必须考虑如导热系数、热膨胀系数、介电常数、电阻率、可金属化和机械可加工性等相关的物理化学性能。作为第四代半导体材料中的佼佼者，金刚石材料具有目前所知的天然物质中最高的热导率，且工作温度最高可达600℃以上，并具备化学性质稳定、电器绝缘性好、介电常数小、热膨胀系数与器件材料的膨胀系数基本相同、表面平整度高、密度低等特性。目前最具有潜力的轻质、高效、长寿命的高导热材料为碳基材料，主要是金刚石材料。
图2比较功率半导体材料Si/SiC/GaN/Diamond，构成最大六边形的紫色是金刚石的特征
有实验表明，金刚石在实际应用条件下的热管理能力极佳，实验将薄膜加热器放置在硅或硅-金刚石芯片(27 × 28 mm2)的表面上，以模拟热源(10 × 10 mm2)，并将芯片放置在冷却板上，如图3a所示。热源和冷却装置分别在t0和t1打开。图3b揭示了在2 W/cm2的热源功率下，具有和不具有金刚石层的Si芯片的表面温度随加热时间的变化。值得注意的是，在冷却装置打开之前和之后，金刚石散热器将热点的温度降低了大约8 ℃，该收益在更高的功率(5 W/cm2)下达到25 ℃降温效果。
图3 （a）用于评估硅-金刚石芯片散热性能的测量装置示意图，（b）硅和硅-金刚石芯片的表面温度随测试时间曲线，（c）用红外热成像研究硅和硅-金刚石晶片的温度分布。
化合积电在MPCVD金刚石生长系统、英寸级高导热金刚石制备、金刚石热沉片等生产领域取得突破，成为金刚石行业的技术革新者，产业进步的推动者，金刚石技术的普及者，是国内领先的金刚石产品供应商，带领我国半导体材料产业迈向下一个时代。
欢迎订购化合积电金刚石热沉片：
