隨著AI算力集群功耗密度持續(xù)攀升，高功率激光器熱管理挑戰(zhàn)日益突出，傳統(tǒng)散熱方案在應(yīng)對(duì)高熱流密度場(chǎng)景時(shí)逐漸接近技術(shù)極限。面對(duì)這一挑戰(zhàn)，金剛石材料因極致的熱導(dǎo)率性能，成為熱管理領(lǐng)域的重要突破方向。近期，三安光電的全資子公司湖南三安在金剛石熱沉材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用的關(guān)鍵跨越，其金剛石熱沉襯底已在民用射頻、民用雷達(dá)、激光等領(lǐng)域被客戶采用并進(jìn)入小批量出貨階段。

金剛石熱導(dǎo)率可達(dá)2300 W/m•K以上，為銅的5倍、碳化硅的4倍，是自然界已知材料中熱導(dǎo)率最高的材料。其電阻率高達(dá)10¹⁴Ω•cm，兼具電氣絕緣與高效導(dǎo)熱特性。在大功率激光器、AI服務(wù)器、射頻功率放大器等高熱流密度場(chǎng)景，金剛石的導(dǎo)入已從理論驗(yàn)證走向工程實(shí)踐。

湖南三安是率先在國內(nèi)構(gòu)造寬禁帶半導(dǎo)體全鏈制造服務(wù)平臺(tái)的企業(yè)，已布局超寬禁帶半導(dǎo)體金剛石材料多年。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，采用金剛石熱沉后，激光器芯片熱阻較陶瓷基板降低81.1%，并通過1000小時(shí)老化測(cè)試。

目前，湖南三安產(chǎn)品已覆蓋多晶金剛石襯底、電子級(jí)單晶金剛石襯底、熱沉級(jí)單晶金剛石襯底、金剛石熱沉基板等品類，在激光器、濾波器、大功率LED、功率放大器等場(chǎng)景進(jìn)入實(shí)質(zhì)應(yīng)用階段，并獲得批量訂單。

全鏈條能力構(gòu)筑產(chǎn)業(yè)壁壘
金剛石的產(chǎn)業(yè)化，絕非單一環(huán)節(jié)的突破，而是全鏈條能力的比拼。湖南三安已建成金剛石中試線，配備MPCVD設(shè)備、激光切割機(jī)、磨拋機(jī)等制造裝備，以及原子力顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀等檢測(cè)設(shè)備，打通“長(zhǎng)晶—晶圓—檢測(cè)—應(yīng)用”全鏈條，授權(quán)相關(guān)專利4項(xiàng)，并與湖南大學(xué)、中電科48所等高校及科研院所建立產(chǎn)學(xué)研合作，在設(shè)備開發(fā)、材料制備、終端應(yīng)用環(huán)節(jié)形成協(xié)同優(yōu)勢(shì)。

金剛石全鏈條

面向未來的散熱基石
從AI服務(wù)器到光通信，從新能源汽車到先進(jìn)封裝，當(dāng)器件功率密度持續(xù)攀升，散熱已從“可優(yōu)化項(xiàng)”變?yōu)?ldquo;必答題”。金剛石以極致的熱物理性能，正成為下一代高性能半導(dǎo)體器件的標(biāo)配材料。

未來，三安光電將持續(xù)推進(jìn)金剛石材料的技術(shù)迭代與應(yīng)用拓展，以更優(yōu)的導(dǎo)熱性能、更成熟的產(chǎn)業(yè)化能力，響應(yīng)行業(yè)發(fā)展對(duì)極致散熱的迫切需求，為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)來自中國的散熱方案。