北京
算力狂飙的时代，芯片跑得越快，发热难题也迎面而来。随着AI高算力芯片、第三代射频和功率半导体器件快速迭代，器件功率密度持续攀升，热管理已成为制约高端半导体性能提升的重要瓶颈。
近日，北京大学王新强、王琦团队，在晶圆级高热导金刚石薄膜产业化制备上取得重要突破，成功制备出12英寸高热导金刚石薄膜，有望给高算力芯片贴上“散热贴”。
金刚石拥有超高热导率、优异绝缘性能与化学稳定性，是下一代半导体的理想散热材料。然而，传统金刚石材料尺寸难以做大、加工难度高、成本高昂，长期制约着高热导金刚石材料走向大尺寸、晶圆级的规模化应用。
瞄准先进芯片散热等重大产业需求，北大团队集成大尺寸微波等离子体化学气相沉积、高精度激光环切、自动化量产剥离等关键技术，攻克了大尺寸金刚石薄膜生长、应力调控与量产剥离等核心难题，解决了沉积过程中温度场与等离子体均匀性协同控制等关键挑战，成功制备出12英寸高热导多晶金刚石薄膜。
12英寸金刚石薄膜的 (a) 制备工艺流程、(b) 实物照片、(c) 拉曼光谱测试及 (d) 晶粒尺寸与热导率随薄膜厚度的变化
这份薄膜“导热”性能如何？热导率可达1700瓦特每米开尔文，大约是铜的4倍。形象点说，它就像一张超薄的高性能散热贴，贴在高功率芯片上，快速把堆积的热量导出去。
该成果实现了金刚石薄膜向超大尺寸晶圆级的跨越，是先进导热材料领域的标志性突破，为高端电子热管理提供了全新技术方案，有望支撑我国高端电子产业自主发展。下一步，团队将持续优化工艺，推进标准化与产业验证工作，加快成果推广落地。
编辑/周超
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