AI时代，“算力暴涨+功耗飙升”已经将服务器硬件的热管理挑战推至高点。传统导热器件材料如铜热导率400W/mK，铝热导率220W/mK，难以满足需求，而金刚石除了拥有＞2200w/mK的超高热导率，而且具备耐腐蚀、低密度、高强度、高绝缘以及较低的热膨胀（CTE）等属性，被认为是AI芯片散热终极材料。热管理系统由应用在不同区域的不同组件构成，以不同器件形式商业化开发的金刚石导热材料都有哪些，又用在哪里呢？本来稍作盘点整理。

一、化学气相沉积（CVD）单晶和多晶金刚石衬底/薄膜

Coherent开发了直径145毫米、厚度2毫米的CVD金刚石（多晶）衬底

单晶缺陷低，本征热导率高，但受限于生长技术，尺寸不大。多晶热导率稍低，但可扩展性更好，成本更低。金刚石衬底通常作为散热器与高功率芯片键合（通常金属化处理），除了用于AI服务器，还用于比如LED照明系统、电动汽车、射频（RF）发射器和高功率激光器等；金刚石薄膜（通常为5-30微米）则可以直接作为芯片封装层的一部分，用于在3D堆叠芯片中构建垂直导热通道，还可以用于氮化镓高电子迁移率晶体管，碳化硅功率器件等。

二、金刚石-金属复合热沉(MMC)

Element Six推出的金刚石/铜热沉的热导率是铜的两倍以上，并且与常见半导体的热膨胀系数更加接近

目前最常用的金刚石导热材料形式，兼顾高导热与良好加工性，作为结构件支撑芯片并高效散热。此外，还有一项重要功能是调整定制热膨胀系数（CTE），比如在封装中的中间基板（改善的 Si/GaN 热膨胀系数匹配）。

三、填充金刚石导热填料的导热界面材料 (TIMs)

以聚合物/润滑脂基体，包括导热垫、膏、硅脂、凝胶等形式，用于填充芯片与散热器之间的微小空隙，改善电路系统中的热接触并减少堆叠热路径中的界面电阻。国内阿莱德实业、彗晶新材料、中石科技等推出了相关产品。

四、其他特殊材料/产品（如微通道组件）

前文提到的Coherent开发了一种金刚石-碳化硅复合材料，相比常见金属基复合材料有更好的耐腐蚀性、电气绝缘性和机械强度，同时，反应烧结碳化硅的灵活成型能力让其具备内部复杂结构设计能力，可用于制备包括微通道散热板在内的复杂形状组件。

小结

希望这份盘点梳理能让您对金刚石在散热领域的多样应用有更多了解，而热管理作为当下人才、资金高度集中的热点领域，其材料和器件技术正在飞速更新，本文内容或有错漏偏颇，还请业内专家在评论区指正。

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