金刚石热沉片：拓宽无人机装备综合性能上限

热失控是无人机研发阶段高频出现的技术难题，长期困扰行业研发人员。当前无人机持续向高集成度、多功能化、长航时、小型化方向迭代，机载激光雷达、人工智能算力芯片、大功率电机驱动组件等核心元器件运行过程中会产生极高热负荷。铜、铝金属基材与常规陶瓷散热材料导热性能存在固有局限，难以适配器件持续攀升的热流密度工况，已然成为制约无人机性能升级、安全稳定飞行的核心阻碍。在此行业发展需求下，金刚石热沉片作为前沿功能性散热材料实现产业化落地，依托优异热学物理性能，推动无人机行业热管理体系实现全方位升级。

无人机机载系统存在多维度热管控难点，各类核心元器件产热压力持续加剧：

其一，机载感知激光系统散热压力显著提升。雷达核心激光器发射高频大功率脉冲光束时，芯片 PN 结区域会形成高度集中的热载荷；若热量无法快速传导、均匀分散，将直接引发激光波长偏移、输出功率衰减，严重时造成激光器器件永久性失效。

其二，机载人工智能运算单元成为主要发热源。边缘端实时图像处理、自主航线决策等功能依托 GPU、ASIC 等算力芯片高负载运行，器件局部热流密度可突破 100W/cm²。高温环境会触发芯片降频保护机制，造成算力大幅衰减，同时加速元器件老化，大幅提升整机运行故障风险。

其三，大功率动力模块与射频放大器件散热条件严苛。为提升无人机续航能力与机动性能，机载动力系统普遍采用高压、高速设计，电机驱动端 IGBT、MOSFET 功率器件热负荷大幅提升；军用无人机搭载的有源相控阵雷达、高速数据链功放器件，同样对散热性能提出极高标准。

常规铝、铜散热结构以及氧化铝、氮化铝陶瓷基板导热能力存在明显短板，铜导热系数约 400 W/mK，氮化铝导热系数仅 170-200 W/mK，无法快速疏导元器件瞬时超高热流，界面热阻偏高，极易在芯片底部形成局部热点，破坏整机热平衡体系。同时传统散热构件体积、重量偏大，与无人机轻量化、小型化设计需求形成冲突。

现阶段金刚石热沉片已批量应用于无人机各类高热负荷核心组件，全方位优化整机热管理能力：

激光雷达发射模块散热载体

将化学气相沉积法制备的金刚石热沉片作为激光二极管基底与芯片贴装基材，可快速导出激光器有源区积聚热量，稳定激光输出波长与功率参数。有效提升激光雷达测距精度、点云成像质量与长期运行稳定性，适配高低温昼夜交替、高温荒漠等复杂户外作业环境。

机载 AI 算力芯片散热基底

金刚石热沉片可内嵌于 GPU、人工智能加速芯片封装结构，作为内置散热基材与高性能承载基板，均匀分散运算芯片产生的集中热量并传导至外部散热结构。规避局部高温引发的芯片降频问题，保障无人机目标识别、集群协同等复杂任务下持续满算力稳定运行。

射频功放与动力功率器件散热基材

无人机通信雷达、动力驱动系统内部，氮化镓、砷化镓微波毫米波器件与电机驱动 IGBT 均可搭配金刚石热沉片完成热管控。该材料能够有效降低器件工作结温，提升功率输出密度与能量转化效率，延长元器件服役周期，强化无人机极限飞行工况下动力输出与通信抗干扰性能。

微型化系统级封装散热中介层

伴随无人机电子系统集成度不断提升，三维堆叠系统级封装（SiP）成为主流设计方案，器件内部导热路径更为复杂。金刚石兼具超高导热系数与优良可加工特性，可作为封装中介层、核心承载基板疏导堆叠结构内部热量，支撑狭小机身空间内多功能元器件高密度集成。

金刚石散热材料的产业化应用，不只是解决无人机单一散热技术缺陷，更是重塑各类高集成智能移动装备热设计阈值的底层材料革新。未来搭载金刚石热沉片的无人机装备，将具备更稳定的温控性能、更强的综合作业能力与更长的连续作业时长，持续拓展无人机各行业应用边界。

化合积电是一家专注于宽禁带半导体材料研发、生产和销售的国家高新技术企业，核心产品有多晶金刚石 (晶圆级金刚石、金刚石热沉片、金刚石窗口片、金刚石基复合衬底)、单晶金刚石 (热学级、光学级、电子级、硼掺杂、氮掺杂) 和金刚石复合材料等，引领金刚石及新一代材料革新，赋能高端工业化应用，公司产品广泛应用于激光器、GPU/CPU、医疗器械、5G 基站、大功率 LED、新能源汽车、新能源光伏、航空航天和国防军工等领域。