Суть его «уникальных» свойств заключается в четырёх ключевых:
1. Непревзойдённая сверхвысокая теплопроводность
Характеристики: Его теплопроводность достигает 1000–2200 Вт/(м·К), что в два-пять раз выше, чем у меди (примерно 400 Вт/(м·К)) и в пять-десять раз выше, чем у алюминия.
Что это означает: Тепло может передаваться и рассеиваться внутри алмаза чрезвычайно быстро, мгновенно рассеивая тепло от источников тепла (например, сердечников микросхем) и предотвращая образование локальных горячих точек.
2. Превосходная электроизоляция
Характеристика: Алмаз является природным электроизолятором.
Ключевое сравнение: Металлы, такие как медь и алюминий, хорошо проводят тепло, но не являются электропроводными. Их нельзя размещать в прямом контакте с схемой, для этого требуется изолирующий слой (например, теплопроводящая силиконовая прокладка). Этот изолирующий слой сам по себе является серьёзным препятствием для рассеивания тепла. Высокотемпературный графен также является проводником. Что это означает: алмаз можно наносить или приклеивать непосредственно на кристалл полупроводника чипа, обеспечивая наиболее прямой и эффективный путь рассеивания тепла, обеспечивая при этом абсолютную безопасность схемы. Это устраняет узкое место принципа «изоляция равна теплоизоляции».
3. Чрезвычайно высокая твёрдость и стабильность
Характеристики: это самое твёрдое вещество в природе, обладающее высокой механической прочностью, а его коэффициент теплового расширения очень близок к коэффициенту теплового расширения полупроводниковых материалов, таких как кремний, GaN (нитрид галлия) и SiC (карбид кремния).
Что это означает:
Долговечность: компоненты системы рассеивания тепла менее подвержены повреждениям. Высокая надежность: при интенсивных температурных циклах алмаз и кристалл расширяются и сжимаются синхронно, значительно снижая тепловые напряжения, предотвращая растрескивание кристалла или отслоение интерфейса, а также продлевая срок службы устройства.
4. Низкая плотность (легкий вес)
Характеристики: Плотность составляет приблизительно 3,5 г/см³, что значительно ниже, чем у меди (8,9 г/см³).
Что это означает: Обеспечивая эквивалентные или лучшие характеристики теплоотвода, алмаз может значительно снизить вес. Это критически важно для аэрокосмической промышленности, беспилотных летательных аппаратов и портативных электронных устройств.
Основные области применения (какие проблемы «теплогенераторов» он решает?)
Благодаря вышеперечисленным свойствам алмаз с высокой теплопроводностью в основном используется в следующих передовых областях с жесткими требованиями к теплоотводу:
• 1. Высокопроизводительные полупроводниковые лазеры: Такие устройства, как лазерные линейки, генерируют огромное количество концентрированного тепла. Алмаз — идеальный материал для теплоотвода, обеспечивающий выходную мощность и срок службы лазера.
• 2. Базовые станции связи 5G/6G и усилители мощности радиочастот (GaN): Устройства на основе нитрида галлия работают на высоких частотах и высокой мощности, генерируя чрезвычайно высокую плотность тепла. Использование алмазных подложек (выращивание GaN непосредственно на алмазе) позволяет значительно снизить температуру переходов кристалла, повышая выходную мощность и эффективность.
• 3. Высокопроизводительные вычисления (HPC/AI) и центры обработки данных: По мере роста вычислительной мощности центральных и графических процессоров их плотность теплового потока приближается к пределам традиционных возможностей теплоотвода. Алмазные испарительные камеры и блоки жидкостного охлаждения с алмазными микроканалами — это решения для теплоотвода нового поколения.
• 4. Электромобили и железнодорожный транспорт: Теплоотвод основных силовых устройств (IGBT, SiC MOSFET) напрямую определяет общую мощность и надежность транспортного средства. Алмазные теплоотводы могут значительно повысить плотность мощности и долговечность модулей. • 5. Авиакосмическая электроника: в суровых условиях системы охлаждения должны быть эффективными, лёгкими и абсолютно надёжными. Diamond — один из немногих вариантов, отвечающих этим комплексным требованиям.
