隨著電子設備性能的不斷提升，散熱問題日益成為制約其發(fā)展的關鍵瓶頸。傳統(tǒng)的散熱材料如銅和鋁已難以滿足日益增長的散熱需求，而單晶金剛石因其超高的熱導率、優(yōu)異的絕緣性能和穩(wěn)定的化學性質，被視為下一代散熱材料的理想選擇。

       2025年2月20日，上海征世科技股份有限公司（征世科技）宣布成功研發(fā)出尺寸達30 mm×55 mm的單晶金剛石散熱片，這一成果標志著征世科技在散熱材料領域的技術已達到國際先進水平，為5G通信、人工智能、高性能計算等領域的散熱難題提供了全新的解決方案。

尺寸：30 mm×55 mm，厚度：0.3~3.0 mm熱導率：1800~2200 W/(m·K)偏離角：(100)面偏角3°左右

氮濃度：0.2×10-6以下

單晶金剛石產品實物展示與參數

       1、單晶金剛石制造工藝

       單晶金剛石的制造工藝復雜且技術門檻高，主要包括以下幾個關鍵環(huán)節(jié)：

       1、原料選擇與預處理：

       單晶金剛石的生長通常依賴于高質量的金剛石籽晶和合適的生長基底。籽晶的選擇和處理對于后續(xù)的晶體生長至關重要。

       2、生長方法：

       目前主流的單晶金剛石生長方法包括高溫高壓合成（HPHT）和化學氣相沉積（CVD）。HPHT方法通過模擬天然金剛石的形成條件，在極高的溫度和壓力下合成金剛石。而CVD方法則通過化學反應在基底上逐層沉積金剛石，適合制備高質量、大尺寸的單晶金剛石。

       HPHT法受高壓設備體積限制，晶體尺寸提升空間有限，并且在使用HPHT法時需要引入催化劑促進成核，因此金剛石內部雜質難以得到有效減少。與HPHT法相比，CVD法的有效生長空間大，原材料純度高，使合成金剛石純度較高，尤其是在摻雜處理方面具有較大優(yōu)勢。微波等離子體化學氣相沉積法(MPCVD)是當下被廣泛認為合成大尺寸單晶金剛石的最好方法。征世科技正是通過優(yōu)化MPCVD技術，實現(xiàn)了大尺寸單晶金剛石的生長。

       理論上講，只要能夠獲得足夠尺寸的襯底，就可以制備出相應尺寸的單晶金剛石。根據襯底種類不同，CVD法合成金剛石可分為異質外延法和同質外延法。

       合成大尺寸金剛石主要存在三種具體路線，即三維生長（單顆生長）、拼接生長以及異質外延生長。

大尺寸單晶金剛石生長路線示意圖

       3、生長條件控制：

       單晶金剛石的生長過程需要精確控制溫度、壓力、氣體成分等條件，以確保晶體的質量和均勻性。

       4、后期加工：

       生長完成后，還需要對單晶金剛石進行切割、研磨和拋光等后期加工，以滿足特定的尺寸和形狀要求。

       2、大尺寸單晶金剛石散熱片的顯著優(yōu)勢

       大尺寸單晶金剛石散熱片，具有以下幾方面的顯著優(yōu)勢：

       1、超高熱導率：

       單晶金剛石的熱導率高達2000 W/(m·K)，是傳統(tǒng)銅、鋁等散熱材料的5倍以上。這一特性使得單晶金剛石散熱片能夠迅速將熱量從熱源導出，有效降低芯片結溫，提高電子設備的穩(wěn)定性和可靠性。

       2、優(yōu)異絕緣性能：

       單晶金剛石的電阻率高達1016 Ω·cm，可有效避免電磁干擾，保證電子設備的穩(wěn)定運行。這一特性在高頻、高功率的電子設備中尤為重要。

       3、穩(wěn)定化學性質：

       單晶金剛石耐高溫、耐腐蝕，能夠在惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定工作。這使得它在航空航天、深海探測等極端環(huán)境下的電子設備散熱中具有獨特優(yōu)勢。

       4、輕薄化設計：

       征世科技的單晶金剛石散熱片厚度僅為0.5 mm，滿足了電子設備輕薄化設計的需求。在智能手機、平板電腦等便攜式設備中，輕薄化的散熱片能夠節(jié)省寶貴的內部空間，提高設備的整體性能。

       3、應用領域

       1、5G通信：

       5G基站設備具有高功率密度和復雜散熱需求，單晶金剛石散熱片能夠顯著提高基站設備的散熱效率，保障通信質量。

       2、數據中心：

       數據中心中的高性能服務器和存儲設備需要高效的散熱系統(tǒng)來保持穩(wěn)定運行。單晶金剛石散熱片能夠有效降低服務器芯片的溫度，提高數據中心的運行效率和穩(wěn)定性。

       3、新能源汽車：

       新能源汽車中的電池管理系統(tǒng)、電機控制器等關鍵部件需要高效的散熱系統(tǒng)來保障其性能和安全。單晶金剛石散熱片具有優(yōu)異的散熱性能和穩(wěn)定性，能夠滿足新能源汽車的散熱需求。

       4、人工智能：

       人工智能領域的高性能計算平臺需要高效的散熱系統(tǒng)來支持大規(guī)模的并行計算。單晶金剛石散熱片能夠提供卓越的散熱性能，保障計算平臺的穩(wěn)定運行。