1月(yue)23日消息，鉆石巨頭戴爾比斯(si)旗下的(de)高科技材料企業Element Six于1月(yue)22日宣布推出了(le)一(yi)種應用于半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)(qi)件(jian)散熱的(de)銅-金剛(gang)石復合(he)材料，為半(ban)導(dao)體(ti)器(qi)(qi)件(jian)的(de)散熱問題提(ti)供了(le)全新的(de)解決方案。

左圖(tu)(tu)為(wei)復合材料樣品，右圖(tu)(tu)為(wei)散熱(re)器中(zhong)金剛石微(wei)粒(li)的分布(bu)

　　據了(le)解，Element Six此(ci)次發布(bu)的(de)銅(tong)(tong)-金剛石復(fu)合(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)結(jie)合(he)了(le)兩(liang)種(zhong)(zhong)在散熱領域(yu)表現(xian)(xian)卓越的(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)：一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)是(shi)廣(guang)泛應用于半導(dao)體器件散熱的(de)銅(tong)(tong)，另(ling)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)是(shi)導(dao)熱性能極(ji)為(wei)出色(se)的(de)金剛石。通過獨特的(de)工藝，這兩(liang)種(zhong)(zhong)材(cai)(cai)(cai)料(liao)被完美(mei)地結(jie)合(he)在一(yi)(yi)起，實現(xian)(xian)了(le)導(dao)熱系(xi)數和熱膨脹系(xi)數在兩(liang)種(zhong)(zhong)原材(cai)(cai)(cai)料(liao)之(zhi)間的(de)平衡，從而達到了(le)前所未有的(de)散熱效果(guo)。

　　技術背景與原理

　　半(ban)導(dao)體器件在工作過(guo)程中(zhong)會產生(sheng)大量的(de)熱量，如果不能(neng)及時散熱，將會導(dao)致器件性(xing)能(neng)下降、壽(shou)命縮短甚(shen)至損(sun)壞。傳統(tong)的(de)散熱材料如銅、鋁等雖然具(ju)有一定的(de)導(dao)熱性(xing)能(neng)，但在面對(dui)高(gao)性(xing)能(neng)半(ban)導(dao)體器件的(de)高(gao)熱負荷(he)時，往往力不從(cong)心。因(yin)此，開發一種具(ju)有更(geng)高(gao)導(dao)熱性(xing)能(neng)的(de)新型散熱材料顯得(de)尤(you)為重要。

　　銅(tong)(tong)-金剛(gang)石(shi)復合材料正是基于(yu)這(zhe)(zhe)一需(xu)求而誕生的(de)(de)(de)(de)。它結合了(le)在(zai)半導(dao)(dao)體(ti)器件(jian)散(san)熱(re)(re)(re)領(ling)域中(zhong)廣泛得(de)到應用(yong)的(de)(de)(de)(de)銅(tong)(tong)和(he)具有出色熱(re)(re)(re)導(dao)(dao)能(neng)力的(de)(de)(de)(de)金剛(gang)石(shi)，通過獨特的(de)(de)(de)(de)工藝，這(zhe)(zhe)兩種材料被完(wan)美地結合在(zai)一起(qi)，實現了(le)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)和(he)熱(re)(re)(re)膨脹系(xi)(xi)數(shu)(shu)在(zai)兩種原材料之間的(de)(de)(de)(de)平衡(heng)，從而達到了(le)前所(suo)未有的(de)(de)(de)(de)散(san)熱(re)(re)(re)效(xiao)果。這(zhe)(zhe)種材料的(de)(de)(de)(de)導(dao)(dao)熱(re)(re)(re)系(xi)(xi)數(shu)(shu)遠高(gao)于(yu)純銅(tong)(tong)，能(neng)夠有效(xiao)降低半導(dao)(dao)體(ti)器件(jian)的(de)(de)(de)(de)工作(zuo)溫度，提高(gao)其性能(neng)和(he)可靠(kao)性。

　　技術特點與優勢

　　1、高導(dao)熱性能(neng)：

　　銅(tong)-金(jin)(jin)剛石(shi)復(fu)(fu)合材(cai)料(liao)的(de)(de)導(dao)(dao)熱(re)(re)系(xi)數遠超(chao)純銅(tong)，甚至可以達(da)到1000 W/m?K以上。這(zhe)一特性(xing)(xing)(xing)使(shi)(shi)得它能(neng)(neng)夠(gou)在(zai)極短(duan)的(de)(de)時間內將半導(dao)(dao)體器件產生的(de)(de)熱(re)(re)量迅速傳導(dao)(dao)出去，從而保持(chi)器件的(de)(de)穩定(ding)(ding)運行。2、低熱(re)(re)膨(peng)脹系(xi)數：金(jin)(jin)剛石(shi)具有(you)較低的(de)(de)熱(re)(re)膨(peng)脹系(xi)數，這(zhe)使(shi)(shi)得銅(tong)-金(jin)(jin)剛石(shi)復(fu)(fu)合材(cai)料(liao)在(zai)溫度(du)變(bian)(bian)化時尺(chi)寸變(bian)(bian)化較小(xiao)，有(you)利于提高(gao)(gao)設備的(de)(de)穩定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)和可靠性(xing)(xing)(xing)。3、優(you)異的(de)(de)機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)：金(jin)(jin)剛石(shi)的(de)(de)高(gao)(gao)硬度(du)和強(qiang)度(du)賦予(yu)了銅(tong)-金(jin)(jin)剛石(shi)復(fu)(fu)合材(cai)料(liao)優(you)異的(de)(de)耐磨(mo)、抗沖(chong)擊(ji)等機械性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)，使(shi)(shi)其能(neng)(neng)夠(gou)在(zai)惡劣的(de)(de)工(gong)作環境中保持(chi)穩定(ding)(ding)的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。4、良好(hao)的(de)(de)加工(gong)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)：通(tong)過獨(du)特的(de)(de)工(gong)藝制(zhi)備的(de)(de)銅(tong)-金(jin)(jin)剛石(shi)復(fu)(fu)合材(cai)料(liao)具有(you)良好(hao)的(de)(de)加工(gong)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)，可以方(fang)便地加工(gong)成各種(zhong)形(xing)狀和尺(chi)寸的(de)(de)散熱(re)(re)器件。

　　應用領域與前景

　　銅-金(jin)剛(gang)石復合材料憑借其卓越的性能，在多個領(ling)域具有(you)廣泛的應用前景：

　　1、高性(xing)(xing)能計(ji)算(suan)(suan)（HPC）/AI芯片(pian)(pian)：隨(sui)著人工(gong)智(zhi)能和(he)大(da)數據技術(shu)的(de)(de)(de)快速(su)發展，高性(xing)(xing)能計(ji)算(suan)(suan)芯片(pian)(pian)的(de)(de)(de)需求日益增加。銅-金(jin)剛石(shi)復(fu)(fu)合(he)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)高導(dao)(dao)熱性(xing)(xing)能使其(qi)成為(wei)這(zhe)些芯片(pian)(pian)理想(xiang)的(de)(de)(de)散(san)熱材(cai)料(liao)。2、射(she)(she)頻功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)放大(da)器(qi)(qi)(qi)：射(she)(she)頻功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)放大(da)器(qi)(qi)(qi)在無線通信、雷(lei)達等領(ling)域具(ju)有(you)(you)廣泛的(de)(de)(de)應用(yong)。由于其(qi)工(gong)作頻率(lv)(lv)高、功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)大(da)，因此(ci)散(san)熱問(wen)題尤為(wei)突出。銅-金(jin)剛石(shi)復(fu)(fu)合(he)材(cai)料(liao)能夠有(you)(you)效(xiao)解決這(zhe)一(yi)問(wen)題，提高射(she)(she)頻功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)放大(da)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)。3、電(dian)源轉(zhuan)換器(qi)(qi)(qi)：電(dian)源轉(zhuan)換器(qi)(qi)(qi)在電(dian)力電(dian)子系統(tong)中扮(ban)演著重(zhong)要的(de)(de)(de)角色。其(qi)散(san)熱性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)好壞(huai)直接影響到整(zheng)個(ge)系統(tong)的(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)和(he)效(xiao)率(lv)(lv)。銅-金(jin)剛石(shi)復(fu)(fu)合(he)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)應用(yong)將有(you)(you)助于提高電(dian)源轉(zhuan)換器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)散(san)熱性(xing)(xing)能，從而提高整(zheng)個(ge)系統(tong)的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能。4、高功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)半導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)激光(guang)器(qi)(qi)(qi)：高功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)半導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)激光(guang)器(qi)(qi)(qi)在醫療(liao)、科研、工(gong)業等領(ling)域具(ju)有(you)(you)廣泛的(de)(de)(de)應用(yong)。其(qi)散(san)熱問(wen)題一(yi)直是制(zhi)約其(qi)性(xing)(xing)能提升的(de)(de)(de)關鍵(jian)因素(su)之一(yi)。銅-金(jin)剛石(shi)復(fu)(fu)合(he)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)應用(yong)將有(you)(you)望解決這(zhe)一(yi)問(wen)題，推動高功(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)半導(dao)(dao)體(ti)(ti)(ti)激光(guang)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)發展。

　　制備方法與挑戰

　　銅-金(jin)剛石復(fu)合材(cai)(cai)料的(de)制(zhi)(zhi)備方法(fa)多(duo)種多(duo)樣，包括(kuo)雙鍍層法(fa)、粉末(mo)冶金(jin)法(fa)、溶滲(shen)法(fa)、超聲波增材(cai)(cai)制(zhi)(zhi)造法(fa)、電鍍法(fa)、高(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)壓法(fa)、等(deng)(deng)離(li)子(zi)體燒結法(fa)等(deng)(deng)。然而，這些(xie)制(zhi)(zhi)備方法(fa)都存在一定的(de)挑戰，如金(jin)剛石顆(ke)粒分(fen)布不(bu)均(jun)勻、界面(mian)結合強度(du)低等(deng)(deng)問題。因此，如何優化制(zhi)(zhi)備工藝，提高(gao)(gao)復(fu)合材(cai)(cai)料的(de)性能，是當前研究的(de)重點(dian)之一。

　　未來展望

　　隨著(zhu)科技的(de)不(bu)(bu)斷發展(zhan)，高性(xing)能(neng)半導(dao)體(ti)器件的(de)需(xu)求將不(bu)(bu)斷增加，對(dui)散(san)熱(re)(re)(re)材(cai)(cai)料的(de)要(yao)求也將越來(lai)(lai)越高。銅-金剛(gang)石(shi)復(fu)合材(cai)(cai)料作為一(yi)種(zhong)新型(xing)的(de)高導(dao)熱(re)(re)(re)復(fu)合材(cai)(cai)料，在半導(dao)體(ti)散(san)熱(re)(re)(re)領域(yu)(yu)具有(you)廣闊的(de)應用前景和巨大(da)的(de)發展(zhan)潛力(li)，將成為未來(lai)(lai)半導(dao)體(ti)散(san)熱(re)(re)(re)領域(yu)(yu)的(de)重(zhong)要(yao)發展(zhan)方(fang)向。同時(shi)，隨著(zhu)制備(bei)工藝的(de)不(bu)(bu)斷優化和成本的(de)降低(di)，銅-金剛(gang)石(shi)復(fu)合材(cai)(cai)料有(you)望在更多(duo)領域(yu)(yu)得到(dao)應用，為人類的(de)科技進步和生活品質(zhi)提升貢(gong)獻更多(duo)的(de)力(li)量。