金刚石在半导体产业链上的前沿应用探索-培育钻石网

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金刚石在半导体产业链上的前沿应用探索

2024-7-19 12:02 收藏邀请

尽管金刚石作为芯片材料的直接应用目前尚显遥远，但其在半导体产业链上的多个环节已经展现出巨大的潜力和价值。从热沉、封装到微纳加工，再到BDD电极及量子科技应用，金刚石正逐步渗透到半导体行业的各个关键领域， ...

尽管金刚石作为芯片材料的直接应用目前尚显遥远，但其在半导体产业链上的多个环节已经展现出巨大的潜力和价值。从热沉、封装到微纳加工，再到BDD电极及量子科技应用，金刚石正逐步渗透到半导体行业的各个关键领域，推动技术创新与产业升级。

热沉

高功率器件的最佳散热伙伴

金刚石以其卓越的热导率（可达2000W/m·k，是铜、银的5倍）和优异的绝缘性能，成为高功率器件散热的理想选择。在高功率半导体激光器中，金刚石热沉的应用可以显著提升散热效率，减少热阻，从而增加激光器的输出功率并延长其使用寿命。这一特性使得金刚石在新能源汽车、工业控制等领域的高功率IGBT模块中也具有广泛的应用前景，有助于实现更高效的散热和更高的功率密度。

封装

超高热导率的半导体封装基板

随着微电子技术的飞速发展，对封装基板材料的要求日益提高。金刚石作为新一代基板材料，凭借其高热导率、低热膨胀系数和良好的稳定性，正逐渐成为业界的关注焦点。通过将金刚石颗粒与Ag、Cu、Al等高导热金属基体复合，制备出的金刚石/金属基复合材料已初步展现出其在电子封装领域的巨大潜力。特别是在算力需求激增的当下，金刚石封装基板为高性能芯片的散热问题提供了创新解决方案，助力AI、数据中心等行业的快速发展。

金刚石光学窗口

金刚石在导弹导引头等高端军事装备中也扮演着重要角色。作为保护光学与焦平面阵列的关键元件——多光谱窗，金刚石因其出色的热传导性而备受青睐。在导弹高速飞行过程中，与空气的剧烈摩擦会导致窗口温度升高，进而影响红外探测器的性能。金刚石以其最小的热膨胀系数和最高的热导率，成为制造这种窗口的最佳材料之一。通过外膜冷却等方法，金刚石光学窗口能够有效降低温度，确保红外探测器的稳定工作，提高导弹的制导精度和可靠性。

微纳加工

第三代半导体的加工利器

第三代半导体材料如碳化硅和氮化镓的硬度大、加工难度大，而金刚石微粉及其相关产品因其超硬特性，成为这些材料加工过程中不可或缺的工具。在碳化硅晶体的切割、研磨和抛光等环节，金刚石工具发挥了关键作用。此外，随着5G、物联网等技术的普及，消费电子行业对精密加工的需求日益增加，金刚石刀具和微粉制品为金属、陶瓷和脆性材料提供了高质量的精密表面处理方案，推动了行业的技术进步和产业升级。

BDD电极

污水处理的新利器

掺硼金刚石（BDD）电极以其极宽的电化学窗口、极高的析氧电位、极低的吸附特性和优异的抗腐蚀性能，在电化学高级氧化工艺中展现出独特优势。作为污水处理的新型阳极材料，BDD电极能够高效降解有机废水，为环境保护事业贡献力量。随着环保意识的增强和污水处理技术的不断进步，BDD电极的应用前景将更加广阔。

量子科技应用

未来半导体技术的探索方向

金刚石因其超高的导热性、导电性和优异的光学特性，被科学家视为未来半导体材料的重要候选者。特别是在量子科技领域，金刚石中的NV中心作为天然的量子比特候选者，为实现固态量子计算和量子信息处理提供了可能。随着量子科技的不断发展，金刚石在量子计算、量子通信和量子传感等领域的应用潜力将得到进一步挖掘和释放。

尽管金刚石作为芯片材料的直接应用尚需时日，但其在半导体产业链上的多个环节已经展现出强大的生命力和广阔的应用前景。通过持续的技术创新和产业合作，金刚石有望在半导体行业中发挥更加重要的作用，推动行业向更高水平发展。

Carbontech2024 金刚石前沿论坛

2024年12月5日-7日

上海新国际博览中心 • W1馆

大会概况

近年来，金刚石功能化器件愈发重要，尤其是芯片领域，商用在即！金刚石在“芯+热+光+储”领域应用，已成为行业关注点，其产业化道路如何推动，金刚石行业如何推陈出新，结合新应用，开辟一片新蓝海？另外，碳中和政策下，金刚石能否以其高效率等优势，将可持续环保理念将在工业领域贯彻执行？

Carbontech 2024坚持产学研结合，从解决产业需求出发，结合最前沿科研走向，克服高精尖难题，针对金刚石及相关产业链，分别从前沿应用、超精密加工、培育钻石三个角度探索金刚石功能化应用的无限可能！

组织机构

主办单位：

DT新材料

Carbontech

联合主办：

中国超硬材料网

承办单位：

宁波德泰中研信息科技有限公司

大会信息与定位

大会时间：2024年12月5-7日

大会地点：中国·上海上海新国际博览中心（上海市浦东新区龙阳路2345号）

大会定位：一年一度行业聚会，科研新发现，产业风向标

日程安排与W1馆同期活动

大会签到与注册

（2024年12月4日星期三）

12:00-18:00 大会签到

Session III 培育钻石论坛

（2024年12月5日星期四）

09:30-11:00 圆桌论坛

11:00-12:00 新品发布会+品牌故事宣讲（10分钟一个报告）

Session I 极端制造与超精密加工论坛

（2024年12月5日星期四）

09:30-12:00

主题一：超硬材料与新兴应用产业拓宽

主题二：超精密加工技术与装备

14:00-17:00

主题三：超硬工具在微电子、光学领域应用

Session II 金刚石前沿论坛

（2024年12月6日星期五）

09:30-12:00

主题一：金刚石生长与装备、系统突破

主题三：半导体器件、光电器件与量子前沿科技

14:00-17:00

主题二：金刚石在高功率器件与热管理领域应主题四：半导体微纳加工

VIP、需求对接

（2024年12月7日星期六）

09:30-15:00

需求对接

参考话题

*主题方向（包含但不局限于以下话题）

一、金刚石生长与装备、系统突破

1、高温高压装备优化与产业发展瓶颈突破

2、MPCVD关键设备与系统优化

3、高品质金刚石衬底及薄膜（热沉级、光学级、电子级）可控生长解决方案

4、“大、纯、快”金刚石材料生长与经济平衡

……

二、金刚石在高功率器件与热管理领域应用

1、金刚石功率器件和射频器件

2、金刚石热沉、衬底与封装热管理

3、碳基材料与GaN器件、SiC结合应用拓展

4、碳基材料与激光如何相互赋能？

5、碳基复合材料在热管理领域的最新进展及市场应用

6、金刚石界面电子及热传输特性、金刚石热扩散衬底集成

7、金刚石封装半导体激光器等高功率器件的散热方式研究与进展

……

三、半导体器件、光电器件与量子前沿科技

1、金刚石及其相关电子器件的研究进展（终端器件、金刚石同位素电池、日盲探测器……）

2、BDD电极及其应用

3、金刚石激光晶体、金刚石激光器（拉曼激光器、布里渊激光器）应用进展

4、金刚石光学窗口相关元件与光电性能研究

5、纳米金刚石氮-空位色心研究与传感、光学等应用进展

6、金刚石微/纳机电系统的研究及应用进展

8、金刚石量子信息技术、量子精密测量

……

四、半导体微纳加工

1、先进键合

2、衬底切割、剥离、减薄技术与装备

3、金刚石微通道散热与微纳加工、金刚石表面处理

4、CMP及半导体晶圆抛磨技术与平坦化加工

5、第三代、四代半导体超精密加工：晶圆划片与芯片的先进封装

……

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