氮化铝AIN、铜、铝碳化硅等是常见的热沉材料,但以上材料均具有一定缺陷,如氮化铝导热率低、金属材料热膨胀系数大等。相比之下,金刚石在热导率、耐高温性、电绝缘性、硬度、重量等方面具有明显优势,是理想的热沉材料。金刚石热沉片是一种由人造金刚石制成的新型热沉材料。
近年来,随着微电子技术、集成技术发展,电子器件逐渐向高集成、小体积、大功率等方向发展,与此同时,市场对电子器件的散热要求也不断提升。近年来,以氧化镓、氮化铝、金刚石为代表的第四代半导体材料受到日益广泛的关注。其中金刚石具有极高的热导率,室温下热导率是铜的五倍,在散热方面具有巨大应用潜力。
根据新思界产业研究中心发布的《
2023-2027年中国金刚石热沉片市场行情监测及未来发展前景研究报告》显示,受益于散热需求升级、制备技术突破,全球金刚石热沉片市场规模不断扩大,2022年达到2.5亿美元,预计2023-2028年,全球金刚石热沉片市场将以4.5%的年均复合增长率增长。
金刚石分为天然金刚石和人造金刚石两大类,人造金刚石主要制备方法有高温高压法(HPHT法)、化学气相沉积法(CVD法)两种,其中CVD法又分为热化学沉积(TCVD)法、等离子体化学气相沉积(PCVD)。PCVD法是目前制备高品质人造金刚石的主要方法之一。
2022年,我国人造金刚石市场规模超过46亿元。我国人造金刚石产能较高,但产品性能较低,多集中在中低端领域,电子级金刚石市场需求仍依赖进口,这不利于金刚石热沉片产业高质量、自主化发展。
金刚石热沉片具有高热导率、低膨胀等优势,可用于替代氮化铝、铜、铝碳化硅等材料,广泛应用于各种大功率电子器件中,终端应用涉及到光通讯、航天航空、新能源汽车、5G基站、电子封装、光伏、储能等领域。总体来看,金刚石热沉片市场发展动力强劲。
新思界
行业分析人士表示,金刚石热沉片相关供应商有化合积电、北京沃尔德、河北普莱斯曼、上海微瞬半导体、深圳瑞世兴等,其中化合积电的金刚石热沉片热导率高达1000-2000W/m.k。由于价格较高,目前金刚石热沉片主要应用在散热要求较高的领域,但随着产业规模扩大、制备技术进步,金刚石热沉片生产成本将下降,应用领域有望进一步扩展。