随着无人驾驶技术的快速发展，激光雷达作为核心传感器在环境感知中发挥着不可替代的作用。然而，激光雷达在工作过程中会产生大量热量，其中激光发射器占总发热量的40%-60%，数据处理单元占20%-30%，传统散热材料已难以满足高功率密度散热需求。金刚石热沉片凭借其卓越的导热性能，成为解决无人驾驶激光雷达散热难题的关键材料，为自动驾驶系统的稳定运行提供了可靠保障。
金刚石热沉片室温热导率可达2000-2200W/(m·K)，这种超高热导率使其能够快速传递电子器件产生的热量，有效降低芯片结温。金刚石的电阻率高达10^16Ω·cm，是典型的绝缘体，不会引发短路风险。 金刚石与半导体芯片核心材料硅和碳化硅（2.7×10^-6/K）高度匹配。这种热学性能的高度相似性，可确保金刚石热沉在经历上万次温度循环后仍能保持界面稳定，有效避免因热膨胀失配导致的界面脱层问题，大幅提升器件的可靠性和使用寿命。在极端温度范围（-200℃至1000℃）内保持性能稳定，适应复杂战场环境。常温下对酸、碱及有机溶剂等化学物质具有良好抗腐蚀性，高温下仍能保持稳定性能。此外，金刚石具有极高的机械强度，维氏硬度达8000-10000kg/mm²，断裂强度达350MPa，适合高应力环境应用。
金刚石热沉片可直接用作激光发射器的散热衬底，通过直接接触激光器有源区，利用金刚石超高的热导率将热量均匀分布到衬底中。在激光发射器（VCSEL/EEL）与散热结构的界面，金刚石热沉片可实现极低的接触热阻，低至0.05-0.08℃·cm²/W，比同厚度硅胶垫（0.15-0.2℃·cm²/W）导热效率提升50%以上。 相变温度设计为45-55℃（略低于VCSEL工作温度上限），芯片工作时金刚石热沉片液化填充间隙，常温下呈固态，不会污染周边光学元件，且无需按压固定，避免芯片受压损坏。
在数据处理单元（FPGA/ASIC）与散热底座的界面，金刚石热沉片相变后呈凝胶态，具备一定弹性，可补偿螺丝固定的应力变化，避免长期使用后的接触热阻上升。部分金刚石热沉片含增强填料（如石墨微片），导热系数可达8-15W/(m·K)，接近高导热硅脂（10-20W/(m·K)），但无需涂抹，装配效率更高，适合量产。
金刚石微通道热沉采用热导率高达2000W/(m·K)的金刚石膜材料，通过设计高效微通道结构，采用直接与功率芯片封焊和热扩展的架构体系，可满足热流密度大于1kW/cm²功率组件的散热需求。飞秒激光加工金刚石微流道技术已实现微槽深度与激光功率、扫描次数正相关，与扫描速度负相关，在优化参数下加工出的金刚石微槽结构形状规则，截面侧壁锥度控制在3°以内，表面无残渣、裂纹、崩边等缺陷。
金刚石热沉片凭借其超高热导率、优异的热学性能匹配和宽温域稳定性，成为解决无人驾驶激光雷达散热难题的理想材料。通过直接接触激光器有源区和数据处理单元，金刚石热沉片可显著降低芯片结温，提升激光功率稳定性和系统可靠性。未来，随着AI、5G、新能源汽车和军工应用的爆发，金刚石热沉片市场将在未来5-10年迎来百倍增长，为无人驾驶技术的安全性和智能化提供可靠保障。
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。
