ダイヤモンド熱散逸研究の最新の進歩

高性能コンピューティング、高電力通信デバイス、3Dパッケージの連続進化を背景に、熱管理は、シリコンカルビルおよびギャルのネイアティアンパッパー型施設などの第3世代の半導体によってもたらされるチップのさらなる加速.特にチップのさらなる加速を制限するコア技術ボトルネックになりました（{3}}）従来のシリコンベースの熱散逸溶液を徐々に持続不可能にしました.

 

熱伝導率が最も高い材料として、ダイヤモンドは理論と実験において優れた熱散逸能力を示しており、熱放散基板、熱シンク、オンチップ統合などの分野での潜在的な価値は、産業の再評価を急速に獲得しています.しかし、材料の存在とプロセスの問題は.です。

最近、ニンボ材料研究所の江南研究チーム中国科学アカデミーは、大きなサイズの4-インチの超薄型、超低ワーページダイヤモンドのセルフサポートフィルムを準備しました。

 

熱管理の分野でのダイヤモンドの現在の適用は、主に2つの技術パスに焦点を当てています。1つは、ダイヤモンドを基質として使用し、シリコン、GAN、またはSIC材料を組み合わせて、デバイス全体の熱散逸性能を改善することです。 2番目の方法は、CVDを通じてダイヤモンドのヒートシンクまたはフィルムを準備し、チップ熱源の直接接触熱散逸を達成することです{.しかし、フォームに関係なく、特に膜の厚さが100 µm以下である場合は、特に膜の厚さが100 µm以下である場合は、特に膜の厚さが100 µm以下である場合に、特に内部の厚さである場合、「{1}} .」の「{1}} .の構造的課題に直面しています。不均一なインターフェイスの成長は、著しい変形を引き起こす可能性があります。これは、結合プロセスのホットプレスパッケージング標準を満たすことができません.このボトルネックは、チップ直接接着熱散逸アプリケーションのダイヤモンド材料の大規模なプロモーションを長い間制約しています.。養子縁組.

 

研究者は、蒸気堆積プロセスを最適化することにより、フィルムの品質を犠牲にすることなく、ダイヤモンドの自己サポートの薄膜のストレスと反りを成功裏に軽減し、基質の除去と熱処理プロセスを改善します. 4-インチダイヤモンドフィルムは、チームによって準備されたダイヤモンドフィルムが100μm未満の厚さで、100μm未満の厚さを埋め合わせます。自己吸着能力を所有する外力条件{.このパフォーマンスは、チップヒートシンクボンディングの反り要件を満たしているだけでなく、ダイヤモンドフィルムを不均一な統合や3Dスタッキングなどの高度なパッケージプロセスに組み込む可能性を提供します{7}} .熱管理材料は、材料の合成、形態制御と結晶の方向、構造処理と精密切断、チップまたは包装構造との統合の4つのリンクに大まかに分割できます。最初の段階では、中国の産業は基本的に高純度のガス源からの地元の支援能力を形成しました（CVD systemsのメタン系）（CVD systemsのメタンと反応）ダイヤモンドフィルム; 2番目のステップは、Ningbo Materials Instituteの成果が重要な技術的ギャップを埋める、映画の品質とストレス制御の中核を達成することです。後者の2つの2つの精密機械加工と包装統合 - は、完全なプロセス機能を備えたいくつかの海外企業によってまだ所有されており、国内材料の重要なチェックポイントになり、産業エンドに入る.

 

特にチップパッケージの分野では、ダイヤモンドフィルムを電力デバイスチップの表面に直接結合します（GAN電力増幅器など）は、インターフェースの熱抵抗を大幅に低下させ、チップ​​接合温度を安定させ、それにより、寿命を延ばし、過去に頻度の安定性を改善し、過去に.}}}を改善します。間接的な熱散逸を実現しますが、これはダイヤモンドの優れた熱伝導率を大幅に犠牲にしました{.}したがって、表面応力と高平坦性を備えた自立構造を達成することは、このプロセスが標準化されている場合に標準化されている場合、チップとダイヤモンド.の間の直接熱結合を達成するための前提条件です。レベルパッケージシステム.

 

ダウンストリーム産業の観点から見ると、ダイヤモンド熱管理材料の主なアプリケーションは、高周波通信（5Gベースステーション、ミリメートル波レーダーなど）、高出力エレクトロニクス（新しいエネルギー車両インバーター、産業電力モジュール）、およびハイエンドコンピューティング（データセンターAI CHIP）.} .}を超えて、特に4を超えて、高エンドのコンピューティング（データセンターAI CHIP）に焦点を当てています。従来の空気冷却システムの熱散逸効率はその限界に達する傾向があり、システムの消費電力の40％以上が熱管理に使用され、高い熱伝導率と電気断熱特性のためにコンピューティングパワーのさらなる増加を制限する重要な非線形因子になります。構造.この方向では、CoherentやElement Sixなどの国際企業は、NVIDIAやAMDなどのハイエンドチップメーカーをターゲットにしたダイヤモンドヒートシンク製品を連続してリリースしましたが、中国はまだいくつかの軍事分野のエンジニアリングサンプルとターゲットアプリケーションの段階にあります.

 

業界開発動向の観点から、ダイヤモンド熱散逸材料は、「実験室のパフォーマンス」から「エンジニアリング技術」から「{0}}」への変換の段階に入ります。そのスケールアプリケーションを制約する要因は、熱伝導率自体に焦点を合わせていないが、熱拡張マッチング、インターフェース結合の安定性、産業用編集の適応性などの製造プロセスの問題にシフトしている{ 「材料デバイスのパッケージング」は、現在、ダイヤモンドサーマルマネジメントトラック.で最初のムーバーアドバンテージを獲得できます。現在、中国エレクトロニクステクノロジーグループコーポレーション（CETC）38、ナンチャン大学、北京航空資料を含む研究機関が、自己サポートダイヤモンドフィルムプロセスルートを促進しています。ダイヤモンドシート処理に適したレーザー切断および超音波研削装置の開発.

 

要するに、この技術的ブレークスルーは、中国の主要な熱管理材料の分野のギャップを埋めるだけでなく、中国の高性能チップ熱散逸業界チェーン.中国の高性能材料の理論的価値からのダイヤモンド材料の移行のコア材料層の技術的層の技術的サポートポイントを提供します。チップサーマルマネジメントテクノロジー{.将来、標準化されたインターフェース、プロセスの信頼性、およびパッケージングの互換性をめぐる継続的な反復により、ダイヤモンドが「星素材」から「産業材料」に真に移動する重要なパスが決定されます{.}