标签: 散热

01月03日，安泰科技股份有限公司（股票代码：000969 ，简称：安泰科技）安泰科技在回复投资者中表示：公司一直重视金刚石领域新产品、新技术、新市场开发，系列热管理金刚石复合材料等新产品正在按计划推进中。 01 安泰科技金刚石热管理业务稳步前行 安泰科技是由中国钢研科技集团有限公司（原钢铁研究总院）等发起成立的高科技股份有限公司。公司以先进金属材料为主业，服务于战略性新兴产业，在金刚石工具领域更是我国产业化的先行者和技术创新的引领者。公司产品90%以上出口，是国内最大的金刚石工具出口基地，且率先通过欧盟OSA认证并在泰国建立海外生产基地。 2024年中报数据显示，安泰科技金刚石工具板块充分发挥新产品、新客户开拓优势，向欧美市场大客户推广电池锯、石材片、PDA钎焊钻头等新产品，订单同比增长超15%。其泰国子公司紧抓供应链重构机遇，实现订单额1.18亿元，同比增长14%；收入1.14亿元，同比增长15%；净利润2,036万元，同比大幅增长71%，金刚石业务展现出蓬勃的发展态势。 02 金刚石AI时代的超级降温神器 随着半导体技术遵循摩尔定律不断向更精细的纳米制程迈进，芯片的热设计功耗（TDP）持续攀升，内部热流密度急剧增加，散热问题已成为AI与高性能计算（HPC）领域面临的核心挑战。当芯片表面温度达到70-80℃区间时，每增加1℃，其可靠性就会降低10%，而过热更是直接导致了超过55%的设备故障。 金刚石作为已知热导率最高的材料之一，其热导率高达2000W/m·K，是硅的13倍、碳化硅的4倍，以及铜和银的4-5倍，无疑是理想的散热材料。相较于碳化硅，金刚石芯片在成本效益上展现出显著优势，理论上能够降低高达30%的成本，同时所需材料面积仅为硅基芯片的1/150，极大节省了空间。 散热领域有望成为其率先实现产业化的应用场景。 （1）AI算力领域 人造金刚石散热技术作为下一代散热解决方案，在AI时代展现出划时代的意义和巨大的产业化潜力。钻石散热技术能显著提升GPU、CPU的性能达3倍，温度降低60%，能耗减少40%。金刚石散热技术显著降低了数据中心的冷却成本，提高了能源效率，有效减少了因过热导致的硬件故障和性能下降风险。随着AI时代对算力需求的不断增加，钻石散热技术将成为其散热问题的重要解决方案。 （2）新能源汽车领域 超薄钻石纳米膜技术有望使电动汽车充电速度提升5倍，热负荷降低10倍，同时逆变器体积大幅缩小，有望应用于电动汽车的电池管理系统和电机控制器中，以提高充电速度和热负荷管理能力。 （3）航空航天领域 钻石散热技术可用于提高卫星和飞行器的热管理能力，确保其在极端环境下的稳定运行，提升数据传输速率，优化设备性能，并解决续航问题。 据市场调研机构Virtuemarket数据，2023年全球金刚石半导体基材市场价值为1.51亿美元，预计到2030年底市场规模将达到3.42亿美元，2024年—2030年的预测复合年增长率为12.3%。 03 国内外科研企业齐发力，金刚石赛道布局正当时 金刚石产业正迎来全球创新浪潮。国外方面，英伟达已率先开展钻石散热GPU实验，其性能达到普通芯片的三倍。同时，西班牙政府获欧洲委员会批准，将向人造金刚石厂商Diamond Foundry提供8100万欧元补贴，支持其在西班牙建造金刚石晶圆厂，预计2025年开始生产单晶金刚石芯片，这将是全球首座金刚石晶圆厂。 国内相关企业和科研机构也正在积极布局“钻石散热”技术，并在半导体金刚石衬底、薄膜及热沉等关键环节取得显著突破。中国作为人造金刚石的主要生产国，拥有838家相关企业，2023年产量占全球总产量的95%，且产业链具有明显成本优势。 华为： 公司于2024年12月3日公布了一项名为“一种半导体器件及其制作方法、集成电路、电子设备”的专利，该专利涉及金刚石散热技术。这表明华为在钻石散热领域进行了深入的技术研发，并计划未来将该技术应用于其产品中。 四方达： 公司已完成MPCVD设备及工艺开发，成功研发两英寸光学级金刚石，200台MPCVD设备已满产。项目已于9月8日开工，预计2024年投产，将成为国内最大的CVD金刚石生产基地，预计一阶段达产产值超10亿元，二阶段有望实现年产值15亿元以上。 惠丰钻石： 公司关注单晶散热片、多晶片、多晶薄膜等产品，正积极储备金刚石散热技术，加大功能性金刚石在半导体、散热材料等领域的应用，以开拓新收入增长点。 中兵红箭： 公司旗下子公司——中南钻石在超硬材料领域市占率世界第一，开发了培育钻石产品，并积极推动金刚石材料在半导体、光学、散热、量子等前沿领域的应用。 力量钻石： 公司是我国HPHT法培育钻石生产设备的主要供应商，与台湾捷斯奥企业有限公司合作研究半导体散热功能性金刚石材料。公司的IC芯片加工用八面体金刚石已应用于半导体CMP工艺加工制程。 黄河旋风： 公司是中国人造金刚石行业领军企业。公司与厦门大学合作成立集成电路热控联合实验室，研发CVD多晶金刚石热沉片，并计划继续研发更大尺寸及光学级CVD多晶金刚石薄膜。 化合积电： 厦门化合积电已具备较为完整的金刚石半导体材料解决方案，并实现规模化生产，其金刚石热沉片可用于芯片散热，并为华为钻石散热技术提供支持。 恒盛能源： 通过增资桦茂科技涉足金刚石散热技术的研发和应用，桦茂科技具备MPCVD法培育大钻石技术。 沃尔德： 在CVD金刚石的制备及应用方面有15年以上研发和技术储备，掌握三大CVD金刚石生长技术，产品矩阵包括金刚石膜声学器件、金刚石热沉材料等。公司持续探索金刚石功能材料在声、光、电、热等领域的研究和应用。 国机精工： 在金刚石散热片方面取得广泛应用，尤其是在高功率半导体激光器和GaN半导体芯片领域。 晶盛机电： 全自动MPCVD法生长金刚石设备经过测试，能一次实现20颗以上4-5克拉毛坯钻石的生产能力，设备稳定性好，综合生长良率高。 在科研机构方面，2024年12月，北京大学东莞光电研究院王琦研究员携手南方科技大学李携曦教授、香港大学Yuan Lin教授及褚智勤教授等顶尖学者，成功制备出面积达2英寸晶圆、厚度仅亚微米级、表面粗糙度低于纳米且可360°弯曲的超柔性金刚石薄膜，并在《自然》（Nature）期刊发表题为“Scalable production of ultraflat and ultraflexible diamond membranes”的研究成果。 说明：来源未来产链，部分数据来源于网络资料。文章仅供行业人士交流，发布仅为了传达一种不同观点，不代表对该观点赞同或支持。如果有任何问题，请联系我：Lucy 18158225562

对于电子设备来说，工作时都会产生一定的热量，从而使设备内部温度迅速上升，如果不及时将该热量散发出去，设备就会持续的升温，器件就会因过热而失效，电子设备的可靠性能就会下降。 因此，对电路板进行很好的散热处理是非常重要的。 PCB 电路板的散热是一个非常重要的环节，那么 PCB 电路板散热技巧是怎样的，下面我们一起来讨论下。 01 通过 PCB 板本身散热目前广泛应用的 PCB 板材是覆铜 / 环氧玻璃布基材或酚醛树脂玻璃布基材，还有少量使用的纸基覆铜板材。 这些基材虽然具有优良的电气性能和加工性能，但散热性差，作为高发热元件的散热途径，几乎不能指望由 PCB 本身树脂传导热量，而是从元件的表面向周围空气中散热。 但随着电子产品已进入到部件小型化、高密度安装、高发热化组装时代，若只靠表面积十分小的元件表面来散热是非常不够的。 同时由于 QFP 、 BGA 等表面安装元件的大量使用，元器件产生的热量大量地传给 PCB 板，因此，解决散热的最好方法是提高与发热元件直接接触的 PCB 自身的散热能力，通过 PCB 板传导出去或散发出去。 ▼加散热铜箔和采用大面积电源地铜箔 ▼热过孔 ▼ IC 背面露铜，减小铜皮与空气之间的热阻 PCB 布局 热敏感器件放置在冷风区。 温度检测器件放置在最热的位置。 同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列，发热量小或耐热性差的器件（如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等）放在冷却气流的最上流（入口处），发热量大或耐热性好的器件（如功率晶体管、大规模集成电路等）放在冷却气流最下游。 在水平方向上，大功率器件尽量靠近印制板边沿布置，以便缩短传热路径；在垂直方向上，大功率器件尽量靠近印制板上方布置，以便减少这些器件工作时对其他器件温度的影响。 设备内印制板的散热主要依靠空气流动，所以在设计时要研究空气流动路径，合理配置器件或印制电路板。 空气流动时总是趋向于阻力小的地方流动，所以在印制电路板上配置器件时，要避免在某个区域留有较大的空域。整机中多块印制电路板的配置也应注意同样的问题。 对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域（如设备的底部），千万不要将它放在发热器件的正上方，多个器件最好是在水平面上交错布局。 将功耗最高和发热最大的器件布置在散热最佳位置附近。不要将发热较高的器件放置在印制板的角落和四周边缘，除非在它的附近安排有散热装置。 在设计功率电阻时尽可能选择大一些的器件，且在调整印制板布局时使之有足够的散热空间。 元器件间距建议： 02 高发热器件加散热器、导热板当 PCB 中有少数器件发热量较大时 ( 少于 3 个 ) 时，可在发热器件上加散热器或导热管，当温度还不能降下来时，可采用带风扇的散热器，以增强散热效果。 当发热器件量较多时 ( 多于 3 个 ) ，可采用大的散热罩 ( 板 ) ，它是按 PCB 板上发热器件的位置和高低而定制的专用散热器或是在一个大的平板散热器上抠出不同的元件高低位置。将散热罩整体扣在元件面上，与每个元件接触而散热。 但由于元器件装焊时高低一致性差，散热效果并不好。通常在元器件面上加柔软的热相变导热垫来改善散热效果。 03 对于采用自由对流空气冷却的设备，最好是将集成电路 ( 或其他器件 ) 按纵长方式排列，或按横长方式排列。 04 采用合理的走线设计实现散热由于板材中的树脂导热性差，而铜箔线路和孔是热的良导体，因此提高铜箔剩余率和增加导热孔是散热的主要手段。评价 PCB 的散热能力，就需要对由导热系数不同的各种材料构成的复合材料一一 PCB 用绝缘基板的等效导热系数 ( 九 eq) 进行计算。 05 同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列，发热量小或耐热性差的器件 ( 如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等 ) 放在冷却气流的最上流 ( 入口处 ) ，发热量大或耐热性好的器件 ( 如功率晶体管、大规模集成电路等 ) 放在冷却气流最下游。 06 在水平方向上，大功率器件尽量靠近印制板边沿布置，以便缩短传热路径 ; 在垂直方向上，大功率器件尽量靠近印制板上方布置，以便减少这些器件工作时对其他器件温度的影响。 07 设备内印制板的散热主要依靠空气流动，所以在设计时要研究空气流动路径，合理配置器件或印制电路板。 空气流动时总是趋向于阻力小的地方流动，所以在印制电路板上配置器件时，要避免在某个区域留有较大的空域。 整机中多块印制电路板的配置也应注意同样的问题。 08 对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域 ( 如设备的底部 ) ，千万不要将它放在发热器件的正上方，多个器件最好是在水平面上交错布局。 09 将功耗最高和发热最大的器件布置在散热最佳位置附近。不要将发热较高的器件放置在印制板的角落和四周边缘，除非在它的附近安排有散热装置。在设计功率电阻时尽可能选择大一些的器件，且在调整印制板布局时使之有足够的散热空间。 10 避免 PCB 上热点的集中，尽可能地将功率均匀地分布在 PCB 板上，保持 PCB 表面温度性能的均匀和一致。 往往设计过程中要达到严格的均匀分布是较为困难的，但一定要避免功率密度太高的区域，以免出现过热点影响整个电路的正常工作。 如果有条件的话，进行印制电路的热效能分析是很有必要的，如现在一些专业 PCB 设计软件中增加的热效能指标分析软件模块，就可以帮助设计人员优化电路设计。 关注公众号“优特美尔商城”，获取更多电子元器件知识、电路讲解、型号资料、电子资讯，欢迎留言讨论。