应对芯片散热挑战，金刚石热沉片成热管理首选材料!

半导体消耗的功率会产生热量，热量是半导体的废物，为了延长产品的使用寿命，必须将热量从设备中排出，如何有效地做到这一点是一个日益严峻的挑战。随着晶体管密度的增加，这变得更加困难。材料和设计本身有改进的潜力，可以顺利获得散热设备的传导带走更多热量。除非我们使用大型服务器，否则这些设备周围的热空间非常小，我们必须考虑材料改进、芯片封装等周围热空间的智能利用，真正做到提高传导传热率。

我们需要将芯片设计工作流程与封装设计工作流程结合起来，不能将它们视为一个发生在另一个之前的事件，即芯片被给予给封装组。热可能是第三方小芯片市场的绊脚石之一，因为小芯片需要热模型。各个小芯片实际上不能相互独立地设计，每个芯片都需要分析其相邻芯片上的热源。这些高密度先进封装设计的开发需要更多的协作。热量会对性能产生重大影响。即使遵循最佳散热策略，每个芯片在电路运行期间也会不同程度地升温，从而降低性能，动态温度可以改变器件的电气特性，例如增益、阻抗和负载牵引失配。热量取决于活动，因此芯片表面的温度并不是恒定、均匀分布的，我们希望顺利获得在任何层上尽可能多地传播热量来最大程度地减少热点。

金刚石拥有一系列非凡的特性，包括： 已知最高的导热性、刚度和硬度；在很宽的波长范围内具有高光传输率；低热膨胀系数；和低密度。这些特性可以使金刚石成为热管理的首选材料，以显着降低各种应用中的热阻。CVD 金刚石现在可以很容易地买到不同等级的产品，导热系数范围从 1000 W/mK 到 2200 W/mK。CVD 金刚石还具有完全各向同性的特性，可以增强各个方向的热量传播。当采用适当的芯片贴装方法时，金刚石热沉片可为具有重大热管理挑战的半导体封装给予可靠的解决方案。

在200μm和100μm厚度的热测试芯片上进行了实验测试和模拟。结果如图，在没有金刚石热沉片的情况下，顺利获得将芯片厚度从 200μm 减小到 100μm，只能使温度略有下降。70W加热，最高温度下降不到2%。然而，使用 100μm 的芯片厚度，热源和热沉片之间的热阻较小，将改善散热。金刚石热沉片可散发 110W 的加热功率（10.2 kW/cm²) 同时将最高热点温度保持在 160ºC 以下。为了散发 70W 的加热功率，钻石散热器可以将最高热点温度降低40%。还应该注意的是，当使用 CVD 金刚石时，该结构的硅微冷却器顶面上的热通量分布会发生显着变化。最大热通量从2.66kW/cm²降低到大约0.39kW/cm²。整个散热结构的最大热阻，与总发热功率和散热结构的最高温度有关，采用金刚石热沉片进行热点热管理，可降低73%。

凯发k8国际给予专业领先的金刚石热管理产品和解决方案，就金刚石热沉片推出四款标准产品，TC1200、TC1500、TC1800和TC2000等，为硅基芯片、砷化镓芯片、氮化镓芯片等散热给予全球领先的热管理方案，欢迎进行详洽。