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热沉复合材料:金刚石铜 - 液冷技术破解高算力散热瓶颈

时间:2026-01-13浏览次数:380

随着 5G、、AI 算力需求爆发,,数据中心服务器芯片热流密度已突破 1000 W/cm²,,,远超传统风冷技术的散热极限。。据统计,,过半数集成电路失效与过热直接相关,,,而传统铜材散热(热导率约 400 W/(m・K))难以应对局部热点问题,,,导致数据中心 PUE 值居高不下。。。。液冷技术凭借高出空气数倍的导热效率成为主流方向,,,但散热材料的热导率与界面适配性仍制约着冷却效能的提升,,金刚石铜复合材料的出现为这一困境提供了破局之道。。。

数据中心.jpg

金刚石铜复合材料通过金刚石与铜基体的复合工艺,,兼具金刚石的超高热导率与铜的优良加工性,,,其热膨胀系数(4.90-8.50×10⁻⁶ K⁻¹)与 SiC、、GaN 等半导体材料高度契合,,,可显著降低界面热应力,,,,避免长期运行中的结构损伤。。通过金刚石表面镀铬、、钨钛复合镀膜等改性技术,,,界面过渡层厚度可控制在 1μm 以内,,进一步降低热阻。。。。

金刚石铜与液冷技术的结合形成 “材料 - 结构” 双重优化体系,,,,实现 1+1>2 的散热效果:

高功率芯片冷板冷却:GPU/AI 服务器的散热核心

在高端 GPU 散热方案中,,金刚石铜热沉片已进入测试验证阶段。。。。其应用模式为:采用放电等离子烧结工艺制备的金刚石铜冷板直接贴合芯片封装面,,,,通过微通道结构与冷却液形成 “导热 - 散热” 闭环。。。

浸没式液冷配套:算力中心的高效导热介质

金刚石铜衬底通过表面镀铬改性技术提升耐蚀性,,,成为氟化液等冷却工质的理想适配材料,,解决了浸没式冷却中导热效率与稳定性的矛盾。。利用金刚石库存微粉制备的均热板,,应用于某算力中心浸没式液冷系统,,实现 “变废为宝” 的同时,,使系统散热效率提升 60%,,冷却液循环能耗降低 30%。。。采用熔盐法原位反应制备的复合材料,,,金刚石颗粒均匀分布,,,界面结合强度提升 40%,,在 - 55 至 125℃循环测试中保持 99% 性能稳定性。。

边缘数据中心:空间约束下的高效解决方案

边缘节点因部署场景分散、、、空间紧凑,,,对散热系统的体积与可靠性要求严苛。。金刚石铜 - 液冷复合方案通过 “材料轻量化 + 结构集成化”,,,,实现双重突破:液冷数据中心采用金刚石铜微通道冷板,,,,结合板式液冷系统,,,总算力达 3600P FLOPS,,PUE 值控制在 1.1 以内,,较同规模风冷数据中心节能 40%,,,系统体积缩小 35%。。其热膨胀系数(4.90-8.50×10⁻⁶ K⁻¹)与半导体材料高度契合,,,在边缘节点 7×24 小时连续运行中,,未出现界面开裂、、性能衰减等问题。。政策适配型应用:绿色数据中心的能耗优化

在 “双碳” 目标驱动下,,,,该技术成为数据中心节能改造的核心选择:

采用金刚石铜 - 液冷系统的数据中心,,,废热回收效率提升至 85% 以上,,,,可用于周边建筑供暖或热水供应。。。。

金刚石铜复合材料结合 AI 算法的智能液冷控制系统,,可实现散热需求与能耗的动态匹配。。。随着 “东数西算” 工程推进,,,,绿色数据中心建设对高效散热技术的需求日益迫切,,金刚石铜与液冷技术的融合将成为高算力场景的核心支撑,,,推动数据中心向高密度、、、、低能耗、、、长寿命方向发展。。。。

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、、、、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。。

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