如何破解电子设备问题——金刚石热沉
电子设备在国民经济和军事国防领域中发挥着不可或缺的关键核心和支撑作用。受电子器件自身效率的限制,输入电子器件的近80%电功率耗散会转变成废热;如果不能及时有效地解决电子元器件与设备产生的废热排散和温度控制问题,将导致电子器件温度升高,引起器件工作性能下降,影响器件与设备工作的可靠性,甚至超过其极限允许工作温度而烧毁失效。因此,热管理是电子元器件与设备研制的核心元素,也是近十多年来国际热科学领域的研究热点之一,成为未来“后摩尔”时代电子技术发展的重大挑战之一。
电子设备热管理主要研究雷达、激光器、数据中心等电子设备和系统热设计、热排散的理论与方法,建立保障电子器件温度在正常使用范围的技术。随着电子技术的发展,电子芯片与器件的微小型化、高集成度、三维(3D)组装结构及高热流密度特征给芯片、器件的温度控制提出了严峻的挑战,带来了一系列新的基础科学问题和技术挑战,亟待攻克新型电子器件研制过程中的热管理关键技术瓶颈。
金刚石是一种超宽禁带半导体材料,其禁带宽度为5.5 eV,比GaN、SiC等宽禁带半导体材料还要大。如下表所示,金刚石禁带宽度是Si的5倍;载流子迁移率也是Si材料的3倍,理论上金刚石的载流子迁移率比现有的宽禁带半导体材料(GaN、SiC)也要高2倍以上,同时,金刚石在室温下有极低的本征载流子浓度。并且,除了最高硬度以外,金刚石还具有半导体材料中最高的热导率, 为AlN的7.5倍,因此金刚石也被业界称为“终极半导体”材料。在高频、高功率、高温电子设备与器件,核辐射探测器、光电器件等领域表现出巨大的应用潜力。
综上所述,金刚石在热导率等各方面具备了其它半导体材料所不具备的优良特性,因此,它能在众多的半导体材料中脱颖而出,成为最理想的电子设备散热材料。
思萃热控采用最先进的 MPCVD装置,制备大面积高品质金刚石膜,具有高厚度均匀性和高生长速率采用研磨抛光专用设备,使CVD金刚石生长面表面粗糙度 Ra < 1 nm,呈镜状光泽,金刚石热沉热导率1000-2000W/m.k。更有金刚石基氮化铝等产品,为您提供最全的金刚石热管理解决方案。未来,我们还将通过制造智能化、优化生产工艺等措施,持续不断提升产品质量,对标国际先进管理水平,持续不断提升我们的产品和服务。
随着物联网、大数据和人工智能驱动的新计算时代的发展,对半导体器件的需求日益增长,同时也催生了市场对半导体材料的需求,半导体材料行业迎来快速发展的黄金期。在国家鼓励半导体材料国产化的政策导向下,本土半导体材料厂商不断提升半导体产品技术水平和研发能力,逐渐打破了国外半导体厂商的垄断格局,推进中国半导体材料国产化进程,促进中国半导体材料行业的发展。
数据显示,2017-2019年中国半导体材料市场规模逐年增长,从2017年的76亿美元增长至2020年的94亿美元。据统计,2017-2020年全球62座新投产的晶圆厂中有26座来自中国大陆,占比超过40%,成为增速最快的地区。伴随着5G时代的来临,汽车电动化进程拉动IGBT规模增长。得益于对清洁能源高速增长的需求,IGBT市场规模将持续增长,IGBT市场在2020年的规模为54亿美元,从2020年到2026年将以7.5%的复合年增长率(CAGR)增长,预计2026年市场规模为84亿美元。新能源车应用作为IGBT市场规模的重要增量,2020年市场规模为为5.09亿美元,2020-2026年的复合年增长率为23%,预计2026年新能源车用IGBT市场规模为17亿美元。
随着5G、智慧物联网时代的到来,中国大陆的半导体产业得以在众多领域实现快速与全面布局,正逐步驱使全球半导体产业从韩国、中国台湾向中国大陆转移。目前,我国已经成为最大的半导体市场,并且继续保持最快的增速,预计半导体市场增长将持续带动半导体材料行业快速发展。