从先进封装热管理挑战，看硅基金刚石的产业价值

AI算力快速增长，正在推动芯片架构从传统二维集成迈向2.5D、3D先进封装。随着GPU、HBM以及高性能计算芯片不断提升集成密度，芯片内部热流密度持续攀升，热管理已经成为制约下一代算力发展的关键因素。

在3D堆叠架构中，多个逻辑芯片与存储芯片垂直集成，虽然大幅缩短了信号传输距离，但也带来了新的挑战——热量被限制在更狭窄的空间内，形成局部热点和热积累。

传统硅基材料和铜散热路径已逐渐接近性能瓶颈。硅的热导率约为150 W/(m·K)，铜约为400 W/(m·K)，而金刚石热导率可达到2000 W/(m·K)以上，具备极强的热扩散能力。因此，金刚石被认为是未来高功率芯片热管理的重要候选材料。

然而，金刚石真正进入半导体产业，并不是简单地将一片金刚石贴合到芯片表面。

如何让金刚石兼容成熟硅基半导体制造体系，才是实现产业化应用的核心挑战。

传统金刚石散热方案面临多重工程难题：金刚石与硅之间存在热膨胀系数差异，容易产生界面应力；金刚石硬度极高，晶圆加工、抛光和微结构制造难度大；同时，直接将金刚石引入晶圆制造流程，也需要满足半导体级洁净度、平整度和可靠性要求。

针对这些产业痛点，化合积电（CSMH）创新开发硅基金刚石（Diamond on Si）技术路线，通过自研MPCVD设备，采用外延生长工艺，在高品质硅单晶衬底表面直接生长金刚石薄膜，实现高导热金刚石材料与成熟硅基半导体体系的融合。

化合积电硅基金刚石技术的核心优势在于：以硅作为工艺兼容桥梁，以金刚石作为高效热传输层。通过优化金刚石生长过程中的膜厚均匀性、界面热阻等，硅基金刚石能够在保持硅基材料加工兼容性的同时，引入金刚石优异的热扩散能力，为先进封装提供更高效的热管理路径。

在2.5D/3D先进封装应用中，硅基金刚石可作为高性能散热基板、热扩散层以及芯片背面散热结构的重要组成部分。它能够帮助快速扩散GPU、CPU以及AI加速芯片产生的局部热量，降低热点温度，提高高功率芯片运行稳定性。对于未来高密度2.5D/3D堆叠架构而言，硅基金刚石提供了一种更加符合产业发展方向的解决方案：既保留硅基半导体生态的成熟优势，又突破传统材料在高热流密度环境下的性能限制。 

化合积电（CSMH）将持续聚焦金刚石材料研发与产业化，通过CVD金刚石生长、金刚石热沉复合材料研发，为AI算力芯片和先进封装提供面向未来的高性能散热解决方案。