氮化鋁AIN、銅、鋁碳化硅等是常見的熱沉材料,但以上材料均具有一定缺陷,如氮化鋁導熱率低、金屬材料熱膨脹系數大等。相比之下,金剛石在熱導率、耐高溫性、電絕緣性、硬度、重量等方面具有明顯優勢,是理想的熱沉材料。金剛石熱沉片是一種由人造金剛石制成的新型熱沉材料。
近年來,隨著微電子技術、集成技術發展,電子器件逐漸向高集成、小體積、大功率等方向發展,與此同時,市場對電子器件的散熱要求也不斷提升。近年來,以氧化鎵、氮化鋁、金剛石為代表的第四代半導體材料受到日益廣泛的關注。其中金剛石具有極高的熱導率,室溫下熱導率是銅的五倍,在散熱方面具有巨大應用潛力。
根據新思界產業研究中心發布的《
2023-2027年中國金剛石熱沉片市場行情監測及未來發展前景研究報告》顯示,受益于散熱需求升級、制備技術突破,全球金剛石熱沉片市場規模不斷擴大,2022年達到2.5億美元,預計2023-2028年,全球金剛石熱沉片市場將以4.5%的年均復合增長率增長。
金剛石分為天然金剛石和人造金剛石兩大類,人造金剛石主要制備方法有高溫高壓法(HPHT法)、化學氣相沉積法(CVD法)兩種,其中CVD法又分為熱化學沉積(TCVD)法、等離子體化學氣相沉積(PCVD)。PCVD法是目前制備高品質人造金剛石的主要方法之一。
2022年,我國人造金剛石市場規模超過46億元。我國人造金剛石產能較高,但產品性能較低,多集中在中低端領域,電子級金剛石市場需求仍依賴進口,這不利于金剛石熱沉片產業高質量、自主化發展。
金剛石熱沉片具有高熱導率、低膨脹等優勢,可用于替代氮化鋁、銅、鋁碳化硅等材料,廣泛應用于各種大功率電子器件中,終端應用涉及到光通訊、航天航空、新能源汽車、5G基站、電子封裝、光伏、儲能等領域。總體來看,金剛石熱沉片市場發展動力強勁。
新思界
行業分析人士表示,金剛石熱沉片相關供應商有化合積電、北京沃爾德、河北普萊斯曼、上海微瞬半導體、深圳瑞世興等,其中化合積電的金剛石熱沉片熱導率高達1000-2000W/m.k。由于價格較高,目前金剛石熱沉片主要應用在散熱要求較高的領域,但隨著產業規模擴大、制備技術進步,金剛石熱沉片生產成本將下降,應用領域有望進一步擴展。