当 ChatGPT 掀起全球 AI 浪潮,,,当大模型参数从百亿级跃升至万亿级,,,,当数据中心的服务器 24 小时满负荷运转 —— 算力的 “军备竞赛” 正愈演愈烈。。。随着 2.5D、、、、3D 封装技术为提升集成密度而生,,,,芯片功率密度呈指数级增长,,,传统散热方案早已力不从心。。。
在众多散热材料中,,金刚石无疑是 “天花板” 级别的存在。。其热电导率高达 1000-2200 W/(mK),,,是铜(约 400 W/(mK))的 5 倍以上,,铝(约 230 W/(mK))的 10 倍以上,,且具有各向同性的导热特性,,,理论上是芯片散热的 “理想之选”。。。而将金刚石这一 “散热王者” 通过低温键合技术集成于玻璃转接板封装芯片,,,,为解决 AI 时代的散热难题提供了全新路径。。

芯片与转接板之间通常通过微凸点实现电连接,,,,传统键合工艺易导致微凸点变形或损坏,,,而低温键合技术在较低温度下完成键合,,有效保护了微凸点的结构完整性;金刚石与玻璃、、、、硅等材料的热膨胀系数存在差异,,高温键合易导致晶圆翘曲,,,影响后续工艺,,,低温键合则大幅降低了热应力,,,,避免了翘曲问题。。。
该设计充分兼顾了散热效率与封装性能,,利用低温键合技术,,,将多晶金刚石衬底键合在芯片的背面 —— 芯片产生的热量可直接通过金刚石衬底快速导出,,实现 “芯片级” 高效散热。。从结构上看,,,既保留了玻璃转接板在信号传输与成本上的优势,,,,又通过金刚石衬底解决了散热难题,,,,同时无需额外增加封装厚度,,,完美契合电子设备小型化、、轻量化的发展趋势。。。。
为验证键合质量,,通过扫描电子显微镜(SEM)、、、透射电子显微镜(TEM)及能量色散 X 射线光谱(EDS)对金刚石与芯片的键合界面进行了详细分析。。。SEM 与 TEM 图像显示,,金刚石与硅芯片的键合界面结合紧密,,,,无明显裂缝或大面积空洞;EDS 元素分布测试则清晰呈现了 C(碳)、、Si(硅)、、Ti(钛)、、Cu(铜)、、、Au(金)等元素在界面的分布情况 —— 各元素分布均匀,,,,未出现元素偏聚现象,,,,证明键合工艺的稳定性与可靠性。。。。界面的高质量结合是降低界面热阻的关键,,,也为后续散热性能的提升奠定了基础。。
随着 AI、、、、5G、、新能源汽车等领域的快速发展,,,先进封装市场规模正持续扩大,,而散热作为核心环节,,,,金刚石散热技术的产业化落地将打开千亿级市场空间。。
三耳重工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)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。。