点击蓝字
关注我们
算力持续攀升背景下，AI 高算力芯片、第三代射频及功率半导体器件迭代提速，器件功率密度不断走高，热管理瓶颈日益凸显，已经成为掣肘高端半导体性能释放的关键难题。近日，北京大学东莞光电研究院王新强、王琦团队在晶圆级高热导金刚石薄膜产业化制备领域取得标志性进展，成功实现12英寸高热导多晶金刚石薄膜制备。相关成果论文《Scalable Fabrication of 12-inch Polycrystalline Diamond Membranes》已于 2026 年 10 月 15 日在《National Science Review》（国家科学评论）刊发。
金刚石兼具超高热导率、优异绝缘性与化学稳定性，是业界公认的下一代半导体理想散热材料。长期以来，金刚石材料受限于大尺寸制备困难、加工工艺复杂、制造成本偏高等痛点，难以向12英寸晶圆级规模化应用落地，制约其在高端芯片热管理场景的普及。
面向先进半导体器件散热的产业刚需，该团队创新融合大尺寸微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）、高精度激光环切、自动化量产剥离等核心技术，攻克大尺寸金刚石薄膜生长、应力调控、量产剥离等技术难关，解决沉积环节温度场与等离子体均匀性协同控制的核心挑战，完成12英寸高热导多晶金刚石薄膜的稳定制备。配套完成工艺流程搭建、实物样品制备、拉曼光谱表征，同步探明薄膜晶粒尺寸、热导率随厚度的变化规律。
12英寸金刚石薄膜的 (a) 制备工艺流程、(b) 实物照片、(c) 拉曼光谱测试及 (d) 晶粒尺寸与热导率随薄膜厚度的变化
经测试，该12英寸金刚石薄膜热导率可达1700 W/(m・K)，约为铜的4倍，可作为高性能晶圆级散热层，快速疏导高功率芯片产生的热量，为先进半导体器件热管理开辟全新技术路线，技术潜力还可延伸至光学、声学、抗辐照等领域。
本次成果实现金刚石薄膜从中小尺寸向12英寸超大晶圆级跨越，是先进导热材料赛道的重要突破，为我国高端电子器件热管理提供自主化技术方案，将助力高端电子产业链自主可控发展。据介绍，团队后续将持续迭代优化制备工艺，推进产品标准化开发与产业端验证，加速这项晶圆级金刚石散热技术落地转化。
论文链接https://doi.org/10.1093/nsr/nwag645
