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北京科技大学在金刚石/铜复合材料的理论研究、制备工艺和设备开发方面具备近20年的研发积淀,综合研究实力位于国内前列。其相关研究成果深刻阐释了金刚石/铜的界面形成机理和导热机理,并获得了多项界面调控和制备工艺及设备方面的专利,应用前景清晰,具备小试到量产突破的基础。
2026年3月31日,斯莱克与北科大正式签署《技术开发合同》,委托研发“新一代高导热金属/金刚石复合材料制备装置”。双方优势互补——北科大提供材料与工艺的深厚积淀,公司贡献精密装备开发能力。目标很明确:把科研成果从小试推向中试、量产,并同步开发出配套的专用设备,打通从实验室到产业应用的“最后一公里”。
散热需求,远比想象中更“烫手”。在AI芯片领域,2.5D/3D异构集成成为主流,芯片内部热流密度指数级飙升。局部热点不仅增加漏电流,还引发严重的电迁移和热应力问题,直接威胁芯片寿命。在6G通信方面,Massive MIMO天线阵的单元数量从5G时代的64或128个,猛增至512甚至1024个。数百颗功放芯片密集排列在同一块天线面板上,散热压力可想而知。
芯片与散热壳体之间,急需一层高效的热量“中转站”。 这层过渡材料既要导热飞快,又要热膨胀系数足够低,否则温度变化时的应力就能把芯片“扯坏”。

相较传统散热材料,金刚石是真正的王者。室温下CVD单晶金刚石热导率高达 2200 W/(m·K),是铜的5倍、硅的近15倍,热膨胀系数仅1.1×10⁻⁶/K。但纯金刚石加工极难、价格高昂,还容易翘曲,现阶段大规模应用并不现实。
于是,科研团队想到一个巧妙方案:把人造金刚石颗粒与铜复合。金刚石负责高效传热,铜负责连接颗粒、提供可加工性和焊接性。最终得到的金刚石/铜复合材料,热导率可达 ≥600 W/(m·K),热膨胀系数可在 5.0~8.0×10⁻⁶/K 之间灵活调节,性能与芯片封装需求高度匹配,被业内视为最有望率先规模化应用的散热材料。

但理想虽好,制备过程却面临难题—铜和金刚石几乎不亲和。
铜对金刚石的润湿角接近 150°。直观理解:你把水滴在荷叶上,它会缩成圆珠滚来滚去——铜液在金刚石表面就是这个状态,完全铺展不开。润湿角越大,界面结合就越差,最终复合材料的热导率往往连理论值的一半都达不到。
更麻烦的是,金刚石里的热量靠“声子”传递,铜里则靠“电子”。两种“语言”不同的载流子在穿过界面时,能量损失严重,表现为较大的界面热阻。
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解决问题的钥匙,在于引入一层碳化物中间层。它扮演“和事佬”的角色:一头与金刚石形成牢固的化学键,另一头与铜良好润湿,把原本相互排斥的两方紧紧粘在一起。目前主流技术路线有两条:
路线一
金刚石表面金属化
采用合金元素镀覆金刚石表面,阻碍金属基体与金刚石之间的界面反应,引入新的界面反应层。通过调控表面镀层的成分和厚度,可以有效改善界面结合,进而调控复合材料的热导率。
路线二
铜基体合金化
在铜基体中直接添加少量活性化学元素,合金元素在高温下扩散到金刚石颗粒表面,与金刚石表面碳原子反应生成碳化物,最终在铜与金刚石之间形成碳化物中间层。可通过调控元素种类、质量分数、制备参数来控制界面碳化物的形态和厚度。

两条路径各有优势,殊途同归,目标都是攻克那道“界面天堑”。
目前,双方联合开发的金刚石复合材料热沉样品,已经进入测试阶段。科研成果正向工程化稳步推进。不过,这项新业务仍处于早期,尚未实现规模化量产和商业化落地,未来发展受多重因素影响,存在不确定性。
本文不构成任何投资建议。请投资者理性判断,注意投资风险。


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