突破金刚石散热难题：温度降低23℃，技术可规模化用于AI芯片

发布时间：2026-02-28 15:52:51 | 浏览量： 31次

随着 AI 计算、高频通信与功率电子器件的功耗持续飙升，芯片热流密度正快速逼近传统散热材料的物理极限，热管理难题已成为制约算力提升与器件长期可靠性的核心瓶颈。近日，莱斯大学科研团队带来突破性解决方案 —— 开发出可规模化制造的选择性区域金刚石散热层技术，通过创新的 “自下而上” 成核工程策略，直接在芯片表面生长图案化金刚石层，成功将电子器件核心温度降低 23 摄氏度，为高功率 AI 芯片、5G/6G 硬件等新一代电子设备提供了革命性的热管理方案。相关研究成果已于 2026 年 2 月 23 日正式发表在《Applied Physics Letters》期刊上。




金刚石凭借超高热导率、宽禁带特性、高击穿场强，以及优异的化学惰性与机械性能，一直被业界视为下一代电子器件热管理的理想标杆材料。然而，传统金刚石加工工艺难度极大，成本高昂且易造成材料损伤，严重限制了其在产业界的实际落地。莱斯大学团队创新性地提出 “自下而上” 的生长方法，采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）技术，结合光刻 / 激光定义模板与纳米金刚石晶核精准铺设工艺，成功实现了从微米级到 2 英寸晶圆级的选择性图案化生长。更重要的是，该工艺可兼容硅、氮化镓等多种主流基底材料，彻底规避了传统 “自上而下” 切割工艺带来的材料损伤与高成本问题，为规模化应用奠定了关键基础。



张祥助理研究教授表示：“温度降低23℃不仅延长器件寿命，更能在避免过热的前提下显著提升运行速度。” 项目负责人Pulickel Ajayan教授指出：“我们找到了一种可规模化、真正有效的整合路径，这对手机、电池、计算设备及AI芯片的效率和可靠性具有深远意义。”团队下一步将优化金刚石层与底层器件的界面结合，助力下一代高功率晶体管问世。




值得关注的是，莱斯大学在金刚石材料领域的这项散热技术突破，并非孤立的科研成果 —— 早在 2025 年，该校研究团队已在金刚石基础制备与功能化应用领域连续取得多项重要进展，构建起从 “可持续合成 — 高质量薄膜 — 多场景应用” 的完整创新链条，为此次散热技术的落地奠定了坚实的材料基础。




在宽禁带半导体与先进算力基础设施持续演进的背景下，正在加速推动金刚石从实验室走向真实产业应用场景。

关于碳方程

碳方程，主要从事第三、四代半导体材料专用设备的研发与制造，其核心业务为金刚石半导体材料所需的MPCVD长晶设备的研发与生产。公司致力于完善金刚石大尺寸材料的加工工艺及相关配套设备，旨在实现核心设备的自主化与产业化，以推动整个行业的快速发展。



截止目前，公司已成功研发出6KW/10KW/15KW/915MHZ等MPCVD长晶设备并大批量应用于金刚石行业，与此同时，公司在技术创新上持续深耕，不断迭代研发，致力于为行业提供更卓越、更具竞争力的高端设备。

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