在人工智能与高性能计算浪潮中，GPU的算力需求呈指数级增长，但其散热难题始终制约着性能的进一步释放。传统散热材料已接近物理极限，而金刚石凭借其超宽带隙半导体特性与卓越的热管理能力，正成为破解GPU散热瓶颈的关键材料。
金刚石：热管理领域的“性能王者”
金刚石是自然界中热导率最高的材料，其热导率超过2000 W/mK，是铜和碳化硅（SiC）的4-6倍。这一特性使其成为高功率密度场景下的理想散热材料。例如，在GPU核心温度高达150℃的极端工况下，金刚石散热器可将结壳热阻降低至传统材料的1/3，显著提升器件可靠性。
金刚石核心优势：
超宽带隙与电隔离性能：金刚石的带隙达5.47 eV，本征载流子浓度极低，可有效阻隔漏电流，提升器件电学稳定性。
声子传热机制：通过晶格振动传递热量，避免了金属材料中电子散射导致的热阻增加，实现高效热传导。
材料兼容性：可与氮化镓（GaN）等先进半导体工艺无缝集成，兼顾散热与器件性能优化。
技术突破：从材料特性到系统级应用
通过“材料-工艺-系统”协同创新，推动金刚石散热技术从实验室走向量产。例如，采用先进CVD工艺制备低缺陷密度金刚石薄膜，结合氮化镓HEMT（高电子迁移率晶体管）的成熟工艺，实现散热层与器件层的原子级集成。
性能跃升：散热优化带来的系统级收益
金刚石散热器的应用可直接改善GPU的电热性能，具体表现为：
降低导通电阻：结温从25℃升至150℃时，传统材料器件的导通电阻增加2倍，而金刚石可将这一增幅降低至30%以内。
提升功率密度：在相同结温下，金刚石可使器件额定功率提升30%，或在相同功率下将结温降低20℃，延长器件寿命。
缩小器件尺寸：通过优化散热设计，可使用更小尺寸的GPU核心，降低系统成本与功耗。
典型应用场景：
卫星配电系统：在尺寸、重量、功耗等指标严苛的场景中，金刚石散热器可使GPU在高温环境下稳定运行，同时减少冷却系统体积
AI数据中心：高功耗GPU集群通过金刚石散热技术，可降低15%的系统功耗，提升计算能效比。
作为金刚石热沉片领军企业，化合积电是一家专注于金刚石材料研发、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)和金刚石铜复合材料等，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。
