近日,化合积电全球首发的自主研发硅基金刚石散热技术已通过海外战略合作伙伴 GPU/CPU 芯片封测验证,结果显示散热效果显著提升,芯片结温大幅降低。化合积电计划于2026年下半年正式进入批量供应阶段。该技术方案自2024年起,化合积电联合国内外芯片设计公司及著名企业共同参与设计,完成样品从实验室到产品小批量应用的验证。在此基础上,化合积电率先在中国及美国等关键市场完成发明专利前瞻性布局及申请,现已形成从材料制备到器件集成的全链条产业化能力。

 

△ 产品实拍图

 △ 中国及美国等地专利号

针对大尺寸金刚石薄膜材料生长及加工的挑战,化合积电通过自主研发专用设备及优化生产工艺,成功制备出超大尺寸硅基多晶金刚石薄膜;采用独特的界面设计及种晶材料,制备出膜厚均匀性可控、界面热阻可调节的核心材料。大尺寸的硅基金刚石晶圆与当前主流硅基半导体GPU、CPU芯片的硅基外延片可实现多种形式的键合。针对2.5D/3D封装架构,金刚石/硅尺寸及厚度可调,物理性质及热膨胀系数兼容,有效缓解堆叠芯片间的热耦合效应,为先进封装提供高效且可靠的规模化应用解决方案。

△ 金刚石散热方案热仿真结果——芯片结温降低约24°C,高功率密度热点温升抑制效果显著

为支撑规模化量产,公司已建成数字化和智能化双融合的现代工厂,打通专用设备定制、精密磨抛加工、高功率激光切割等全链条工艺。该技术方案在硅器件制造中将金刚石-硅键合创新转化为硅-硅键合,显著降低键合难度,构建高效散热通道,大幅降低芯片结温并极大改善散热效果。

△ 化合积电金刚石散热技术方案

目前,化合积电协同海内外高性能计算、AI芯片、数据中心等高热流密度场景的企业客户推进规模化应用,加速批量交付。未来,化合积电将持续依托自主知识产权体系,深化与下游客户的联合研发、批量导入、迭代升级等多维度深度战略合作,推动金刚石散热技术在更多高功率场景落地,加速金刚石产业化进程。

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作者 ab, 808