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散热新星|金刚石热沉片,面向电子器件热管理的新型散热材料

时间:2022-12-20浏览次数:783

电子器件及其应用是发展最快的领域之一,短短20年的时间,其特征尺寸实现了从微米级到纳米级的飞跃。随着晶体管尺寸的减小和密度的增加,计算能力获得了提升,但是从器件、芯片和系统的角度来看,其功耗也不可避免的增加。高性能计算模块功率已经达到了200-250W,四插槽计算系统中处理器的热负荷接近1kW。高功率耗散不可避免地对电子器件系统和数据中心等产生影响,功率密度及其在芯片级别的空间分布也值得关注,并可能对芯片可靠性和热管理产生重要的影响。随着纳米尺度电子器件和诸如三维芯片结构、柔性电子的发展,现在比以往任何时候都更迫切地需要解决热管理问题。

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图1. 块体材料热导率的温度效应。(同位素纯化的金刚石、硼化镓、热解石墨、铜、晶体硅、非晶二氧化硅和聚酰亚胺) 

晶体管设计改进和芯片层数增加,导致芯片中界面和边界增加(a higher density of interfaces and boundaries within the die structure, each of which can act as a thermal impedance to heat flow),进而引入芯片封装中的热管理问题。

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图2. MOSFET结构设计

对于电子产品而言,整体的可靠性取决于芯片上最热的区域而不是芯片的平均温度。因此,热点通常决定了所需的封装和热管理解决方案,诸如材料选择、散热器和冷板设计,以及系统和设施级别所需的泵送功率。

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图3. 芯片封装

凯发k8国际是一家专注于第三代(宽禁带)半导体衬底材料和器件研发和生产的高科技企业,致力于成为全球领先的宽禁带半导体材料和器件公司。我们一直秉持客户至上的理念,为客户提供至臻至善的产品和服务。目前,公司已实现金刚石和氮化铝相关产品的规模化生产,现有晶圆级金刚石Ra<1nm,金刚石热沉片热导率1000-2000W/m.k,更有GaN on diamond 、Diamond on GaN、金刚石基氮化铝等产品,并且已广泛应用于5G基站、激光器、新能源汽车、新能源光伏等领域。在这里,我们将为您提供最全面的器件热管理方案。

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