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热沉材料黑科技揭秘,第四代金刚石材料到底有多能打?

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来源:热管理Ultra

随着AI算力狂飙、电子设备越做越迷你,“发热宕机”早已不是新鲜事——手机玩游戏发烫、服务器高负载降频、5G基站因过热罢工…单位面积热功耗翻倍增长,散热成了制约科技进步的关键瓶颈!而在这场“降温大战”中,有个低调的“幕后英雄”始终在线——它就是热沉材料!今天就带大家扒一扒这款热管理黑科技,看看它凭什么让电子设备持续“冷静”,还有哪些颠覆行业的新进展~
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什么是“热沉材料”

先搞清楚核心问题:热沉材料到底是什么?

简单说,它就是电子元件的“热量黑洞”——由高导热材料制成,直接贴靠热源,像吸管一样快速吸走热量并扩散,避免器件因过热性能衰减或宕机。
但很多人会把它和散热器搞混,其实二者是“互补兄弟”,分工完全不同:
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简单理解:热沉负责“快速吸热传导”,散热器负责“高效散发热量”,二者配合才能搞定复杂散热需求~

热沉材料家族盘点

热沉材料的核心实力全看“导热率”(单位W/(m·K),数值越高散热越强),从初代到第四代,材料迭代堪称“散热军备竞赛”:

  • 传统金属派:性价比担当

铜:导热率398W/(m·K),导电性好易加工,可惜和芯片热膨胀差异大,得镀镍防氧化,是电子设备里的“老熟人”;

铝:导热率237W/(m·K),轻且便宜,但耐腐蚀性差,只能扛低功率场景;

银:导热率429W/(m·K),性能天花板!但成本太高,只在高精度元件中“偶尔亮相”。

  • 复合升级派:兼顾性能与适配性

钨铜/钼铜合金:结合钨钼的低热膨胀和铜的高导热,导热率200300W/(m·K),早年是航天军工、卫星天线的“专属散热官”;

碳化硅/铝(SiC/Al):又轻又能扛,导热性拉满,是航空航天设备的散热首选;

金刚石/金属复合:重点黑马!金刚石导热率超2000W/(m·K),和铜/铝复合后,导热率可达5501200W/(m·K),还能灵活调整形状,堪称第四代热沉材料的“王牌”。

  • 陶瓷&碳基派:特殊场景专属

陶瓷材料:氮化铝(310W/(m·K))绝缘性拉满,适合激光芯片;碳化硅(270W/(m·K))耐高温,LED灯里随处可见,关键是成本低,小尺寸只要几毛钱;
碳基材料:人造金刚石导热率超2000W/(m·K),硬度还最高,但脆性强、加工难;石墨烯理论导热无敌,可惜目前受限于制备工艺,还没大规模应用。
  • 其他选手:小众但实用

硅铝合金(120W/(m·K))轻量化适配封装需求,不锈钢虽导热差,但成本低,能扛特殊环境,各有各的用武之地~

这里给大家整理了主流材料的代表厂家,想深入了解的可以码住:

钨铜/钼铜合金:安泰天钼、六晶科技、陕西普微电子;

陶瓷材料:天岳先进、天科合达、国瓷新材料;

金刚石基材料:元素六、黄河旋风、有研工程研究院、赛墨科技。

根据数据,2023年全球半导体热沉材料市场规模已达12.7亿美元,而且还在稳步增长~目前陶瓷热沉因成本优势占比最大,但未来的增长核心绝对是金刚石热沉材料!

为什么金刚石材料能领跑?一方面是AI算力服务器、6G基站、高端光模块等设备的散热需求越来越苛刻,传统材料早已扛不住;另一方面,金刚石/金属复合技术不断成熟,成本逐步下降,正在从“军工专属”走向民用市场。

从初代铜铝材料到第四代金刚石复合材料,热沉材料的进化史,就是一部“追求更高导热率”的奋斗史。未来,随着大尺寸金刚石加工技术突破、复合工艺升级,这款散热黑科技还将解锁更多可能——让电子设备彻底告别发热焦虑,为AI、5G/6G、航天等领域的发展扫清障碍~

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