Kim cương, với các đặc tính độc đáo như vùng cấm cực rộng, độ dẫn nhiệt cực cao, cường độ trường phân hủy cao và khả năng chống bức xạ, là vật liệu chiến lược cao cấp trong lĩnh vực bán dẫn, vừa đóng vai trò là vật liệu thiết bị vừa có chức năng tản nhiệt. Các ứng dụng chính của nó có thể được phân loại như sau:
1. Tản nhiệt-cao cấp trong chất bán dẫn – hướng công nghiệp hóa trưởng thành nhất hiện nay.
Đây hiện là ứng dụng kim cương-phát triển nhanh nhất trong lĩnh vực bán dẫn, giá trị cốt lõi của nó là giải quyết nút thắt tản nhiệt của chip-công suất cao:
Kịch bản ứng dụng cốt lõi: Được sử dụng để tản nhiệt trong chip AI, GPU công suất-cao, bộ khuếch đại công suất trạm gốc truyền thông 5G/6G, thiết bị điện hàng không vũ trụ và điốt laser. Các dạng cụ thể bao gồm ba loại chính: đế kim cương, tản nhiệt kim cương và vật liệu dẫn nhiệt bằng đồng tổng hợp kim cương-. Độ dẫn nhiệt của kim cương có thể đạt 2000-2500 W/(m·K), gấp hơn 5 lần so với đồng và nó cũng có thể phù hợp với hệ số giãn nở nhiệt của silicon và cacbua silic, tránh các lỗi giao diện do giãn nở và co lại nhiệt.
Tiến trình công nghiệp hóa: Đến năm 2026, các giải pháp làm mát bằng chất lỏng sản xuất trong nước đã đạt được ứng dụng-vật liệu dẫn nhiệt bằng đồng kim cương-trên quy mô lớn. GPU thế hệ tiếp theo của NVIDIA cũng sẽ áp dụng giải pháp tản nhiệt bằng đồng tổng hợp kim cương. Ngành công nghiệp dự đoán thị trường tản nhiệt kim cương trong lĩnh vực chip AI sẽ đạt 48-90 tỷ nhân dân tệ vào năm 2030.
2. Thiết bị điện bán dẫn dựa trên kim cương-kim cương-Định hướng cốt lõi của thế hệ bán dẫn điện tiếp theo-
Bản thân kim cương là một vật liệu bán dẫn có vùng cấm cực rộng với hiệu suất vượt xa cacbua silic và gali nitrit và được công nhận là "vật liệu bán dẫn có công suất tối ưu":
