金刚石散热，又有新突破！

发布时间：2025-07-25 16:48:35 | 浏览量： 10次

在芯片制程逼近物理极限、三维集成成为封装主流的当下，一个隐藏的 “性能枷锁” 正愈发明显 ——热管理。近年来，金刚石材料凭借其超高导热率、优异的电绝缘性和结构稳定性，成为下一代芯片散热的核心材料。而在金刚石散热材料的技术演进和系统集成方向上，华为已悄然完成从材料设计、键合封装到系统集成的全链条布局，并通过系列高价值专利构建起技术壁垒。




华为在半导体器件散热领域有多项创新举措，去年 12 月公开的新专利通过在钝化层表面设计凹槽结构，使金刚石散热层嵌入钝化层实现对栅极区域的直接热耦合，提升了散热效率；其对金刚石材料的热管理潜力早有系统认识，2023 年 3 月的相关专利以金刚石颗粒材料为主要导热介质提升芯片封装界面导热性能，同年 11 月与哈尔滨工业大学联合公开的专利通过混合异质材料的界面调控实现大尺寸低热阻的三维键合结构，构成复合散热网络；2024 年 2 月联合厦门大学团队将多晶金刚石衬底集成于先进玻璃转接板背面封装结构中，攻克工艺匹配难题，使其以热功能核心部件服务于先进封装架构，适用于高算力等芯片封装需求。




7 月 17 日，华为最新公布的铜 - 金刚石复合散热基板专利（授权公告号 CN223110366U），进一步把金刚石的应用从点状 “嵌入式散热” 推向大面积复合底板领域。该基板采用铜金刚石复合材料填充金属框架通孔，借助上下双金属层与系统电热结构焊接相连，实现了高强度热传导与机械固定的双重作用。这种复合结构不仅增强了整体热扩散能力，还为异构芯片封装提供了良好的热匹配平台，尤其适用于服务器、基站与数据中心等领域的高功率芯片需求。



从技术发展路径来看，华为的金刚石散热布局呈现出由材料开发、封装集成到系统热管理三位一体的多层协同趋势。其中，专利布局体现出其对 “热耦合结构 — 界面材料 — 封装工艺 — 系统平台” 的系统性把控，而非单一的材料性能突破。这一态势与全球高性能芯片散热面临的实际挑战高度吻合。在国际上，Intel、TSMC、NVIDIA 等厂商也在加速对导热界面材料（TIM）、微流体散热、金刚石热板等方向的研究，但多数还处于样品验证与初步试产阶段。




当前，随着 AI 训练芯片功耗的不断上升，传统铜 - 石墨散热方案渐渐失效，金刚石凭借高导热、低热阻的特性受到产业链的广泛重视。不过，金刚石的成本、加工难度以及工艺集成壁垒，仍是制约其大规模应用的主要问题。华为通过与高校团队合作，推进低温键合、结构优化和复合化途径，降低了金刚石材料在系统应用中的门槛，有望推动其率先在智能手机、数据中心、光通信等中高端散热场景中落地。




更值得关注的是，华为在金刚石材料技术上的布局不仅服务于其自研芯片的性能释放，也构建起未来新型器件与系统的生态基础。以其三维集成散热专利为例，既可用于SoC堆叠芯片封装，也具备拓展到量子芯片、光电集成芯片等高热密度系统的潜力。




目前，金刚石散热技术正从科研探索迈向工程实践。华为不仅在材料创新方面建立起优势，还在封装设计、工艺协同及系统集成上完成了关键技术闭环。随着专利的持续落地和产业配套的完善，华为有望率先实现金刚石散热材料在多场景的规模化应用，进而重塑高端芯片散热技术的全球竞争格局。

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