叮咚~，頭條新聞?dòng)謥?lái)啦，“華為”、“5G時(shí)代”在這幾個(gè)月大家一定不陌生，幾乎覆蓋了每天的頭條，成為人們茶余飯后的談資，深入民心。

5G是比4G多一個(gè)G嗎

從1G演變的5G，可不是爬樓梯一樣連續(xù)提升，而是質(zhì)的飛躍?！癎 = generation”，換句話(huà)說(shuō)，1G時(shí)代，我們僅僅能傳輸電子信號(hào)，只能打電話(huà)；2G可以QQ、短信與好友相互問(wèn)候；3G刷微博，朋友圈；4G拉近了人與人的距離，讓地球成為地球村，讓你與遠(yuǎn)在千里的他面與面交流。從1G到4G，信號(hào)越來(lái)越好，安全系數(shù)提高，網(wǎng)速成為我們追求指標(biāo)。那么5G究竟有什么不同？5G下載速率理論值將達(dá)到每秒10GB，將是當(dāng)前4G上網(wǎng)速率的10倍，只需1秒，電影下載結(jié)束。

 圖1：手機(jī)的變遷

5G時(shí)代呼嘯而來(lái)，散熱需求日益凸顯

5G時(shí)代呼嘯而來(lái)，必然涉及到關(guān)鍵器件的更新?lián)Q代，小到從核心芯片向射頻器件，大到基站端向應(yīng)用端，全部需要更新?lián)Q代。隨著人們對(duì)電子產(chǎn)品輕薄化和性能高效化需求越來(lái)越高，半導(dǎo)體元器件功率密度不斷提高，熱通量也會(huì)越來(lái)越大，有些甚至高達(dá)數(shù)十千瓦/平方厘米，是太陽(yáng)表面的5倍，如何給材料散熱降溫成為首要難題。

圖2：手機(jī)產(chǎn)熱分析

那么在導(dǎo)熱散熱領(lǐng)域，材料如何選擇？

導(dǎo)熱散熱界網(wǎng)紅方案

目前，比較熱門(mén)的散熱方案主要有石墨片、石墨烯、導(dǎo)熱界面材料（TIM）、熱管（HP）和均熱板（VC）以及半固態(tài)壓鑄件。而天然石墨散熱膜產(chǎn)品較厚，且熱導(dǎo)率不高，難以滿(mǎn)足未來(lái)高功率、高集成密度器件的散熱需求，同時(shí)也不符合人們對(duì)超輕薄、長(zhǎng)續(xù)航等高性能要求。因此，尋找超熱導(dǎo)新材料具有及其重要的意義。這就要求這類(lèi)材料具有極低的熱膨脹率，超高熱導(dǎo)率，以及輕薄。金剛石、石墨烯等碳材料剛好滿(mǎn)足要求，他們具有很高的導(dǎo)熱系數(shù)，其復(fù)合材料是一類(lèi)極具應(yīng)用潛力的導(dǎo)熱散熱材料，目前已經(jīng)成為人們關(guān)注焦點(diǎn)。

金剛石導(dǎo)熱散熱的優(yōu)異性

金剛石作為上述材料的代表，是自然界中熱導(dǎo)率最高的物質(zhì)，常溫下熱導(dǎo)率(Type Ⅱ Diamond)可達(dá)2000 W/(mK)，熱膨脹系數(shù)約(0.86±0.1)*10-5/K，且室溫下絕緣。另外，金剛石還具有優(yōu)異的力學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性質(zhì)，使其在高功率光電器件散熱問(wèn)題上具有明顯優(yōu)勢(shì)，這也表明了金剛石在散熱領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

表：金剛石的導(dǎo)熱率（Wm-1k-1）

金剛石導(dǎo)熱原理

金剛石是立方晶體，由碳原子通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合形成。金剛石的許多極致屬性都是形成剛性結(jié)構(gòu)的sp3共價(jià)鍵強(qiáng)度和少量碳原子作用下的直接結(jié)果。金屬通過(guò)自由電子傳導(dǎo)熱量，其高熱傳導(dǎo)性與高導(dǎo)電性相關(guān)聯(lián)，相比之下，金剛石中的熱量傳導(dǎo)僅由晶格振動(dòng)（即聲子）完成。金剛石原子之間極強(qiáng)的共價(jià)鍵使剛性晶格具有高振動(dòng)頻率，因此其德拜特征溫度高達(dá)2,220 K。由于大部分應(yīng)用遠(yuǎn)低于德拜溫度，聲子散射較小，因此以聲子為媒介的熱傳導(dǎo)阻力極小。但任何晶格缺陷都會(huì)產(chǎn)生聲子散射，從而降低熱傳導(dǎo)性，這是所有晶體材料的固有特征。金剛石中的缺陷通常包括較重的13C同位素、氮雜質(zhì)和空位等點(diǎn)缺陷，堆垛層錯(cuò)和位錯(cuò)等擴(kuò)展缺陷以及晶界等2D缺陷。

未來(lái)散熱方向在哪里？

對(duì)于半導(dǎo)體而言，發(fā)熱仍然是一個(gè)正常且無(wú)法回避的問(wèn)題，那么熱管理技術(shù)有哪些最新趨勢(shì)？如何協(xié)調(diào)各種材料、工藝的設(shè)計(jì)應(yīng)用？

2019年11月27日，Carbontech 2019 Workshop系列活動(dòng)將邀請(qǐng)代表性企業(yè)及專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)，與您相約上海，共同探討先進(jìn)碳材料在導(dǎo)熱散熱領(lǐng)域的機(jī)遇和發(fā)展之路。

金剛石論壇部分參考話(huà)題

金剛石和碳基薄膜材料在高端制造加工應(yīng)用分論壇

金剛石行業(yè)宏觀現(xiàn)狀

1.高溫高壓合成超硬材料現(xiàn)狀解讀

2.中國(guó)超硬材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)解讀

3.人造金剛石珠寶市場(chǎng)發(fā)展解讀 

…… 

金剛石（薄膜）功能材料合成新工藝、新思路

1.高溫高壓合成超硬材料現(xiàn)狀解讀

2.大腔體靜高壓技術(shù)的發(fā)展與相關(guān)問(wèn)題研究

3.大單晶金剛石合成設(shè)備及新工藝分享

4.CVD法合成金剛石及摻雜工藝介紹

5.大面積、高質(zhì)量金剛石薄膜合成工藝

6.納米（聚晶）金剛石制備工藝介紹

7.高質(zhì)量金剛石微粉生產(chǎn)及現(xiàn)狀介紹

8.金剛石復(fù)合片的異型加工工藝介紹

9.CBN工具的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

……

金剛石制品及下游應(yīng)用

1.天然、單晶、多晶、聚晶金剛石刀具的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

2.金剛石線(xiàn)鋸的開(kāi)發(fā)及在光伏、寶石加工、磁性材料，精密陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用

3金剛石磨粒、磨具及研磨液在精密磨削、研磨、拋光中的應(yīng)用

4金剛石刀具在軸承、汽車(chē)零部件、復(fù)合材料加工領(lǐng)域的應(yīng)用

5金剛石涂層在拉絲模、刀具、紅外窗口中的應(yīng)用

6金剛石工具（刀具、磨具等）在3C產(chǎn)品中的應(yīng)用

……

納米金剛石功能材料和器件分論壇

半導(dǎo)體等功能器件

1.金剛石器件整體研究狀況解讀

2.金剛石半導(dǎo)體的新進(jìn)展

3.金剛石和SiC襯底散熱技術(shù)在GaN的中的應(yīng)用

4.金剛石量子傳感技術(shù)

5.金剛石襯底研究

6.納米金剛石的摻雜及其光電性能研究

7.透過(guò)納米晶金剛石薄膜提升碳納米管之電子場(chǎng)發(fā)射特性

8.金剛石在電子封裝和相變儲(chǔ)熱領(lǐng)域的研究進(jìn)展

9.金剛石紫外探測(cè)器

10.金剛石射頻生長(zhǎng)技術(shù)

11.金剛石氮空穴色心研究

12.金剛石磁性傳感器及功率器件

13.納米金剛石的改性及其在催化反應(yīng)中的應(yīng)用研究

14.金剛石高導(dǎo)熱散熱涂層的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

……

環(huán)保和生物醫(yī)用

1.高溫高壓合成超硬材料現(xiàn)狀解讀

2.納米金剛石在腫瘤藥物中的應(yīng)用

3.納米金剛石在基因傳輸和治療中的應(yīng)用

4.納米金剛石生物探針的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

5.人造（類(lèi)）金剛石手術(shù)刀具等醫(yī)療器械中的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

6.類(lèi)金剛石在生物醫(yī)學(xué)（心血管支架、心臟瓣膜等）上的應(yīng)用

……

Workshop系列活動(dòng)

報(bào)名聯(lián)系

超硬材料網(wǎng)：

劉小雨：13837111415

DT新材料

王僑婷：13649160039

李蕊：18657495805