半導體產業(yè)網獲悉：近日，河南科之誠第三代半導體碳基芯片有限公司研發(fā)人員為第一作者，在國內半導體領域核心期刊《半導體技術》發(fā)表題為《硅基金剛石熱沉在GaN功率放大器中的應用》（Application of Silicon-based Diamond Heat Sinks in GaN Power Amplifiers）的研究論文，系統(tǒng)性研究、仿真并驗證了硅基金剛石材料在GaN射頻功放器件上的熱管理效果。

GaN大功率器件高功率密度和不匹配的散熱能力引起結溫過高，導致其性能下降甚至失效，發(fā)展受限。采用硅基金剛石基板代替常規(guī)的鉬銅基板作為熱沉基板，研究其在器件熱管理中的應用。通過COMSOL熱場有限元仿真證明硅基金剛石熱沉在金剛石薄膜厚度為0.08mm厚時，其散熱效果與純金剛石熱沉相近。在相同小信號測試條件下，采用紅外熱像儀進行溫度探測。結果顯示鉬銅熱沉器件的最高分布溫度為83.8℃，硅基金剛石熱沉器件的最高分布溫度為73.1℃，比鉬銅熱沉低10.7℃。隨著功率器件熱耗增加，硅基金剛石熱沉散熱能力更加突出，可代替鉬銅基板，散熱效果與價格昂貴的純金剛石熱沉相近。

經試驗驗證：

1. 散熱性能提升：硅基金剛石熱沉導熱效能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)鉬銅基板，與單晶金剛石熱沉性能相近，可有效解決5G基站等場景中GaN器件的散熱瓶頸；

2. 成本控制突破：通過在硅基襯底沉積納米級金剛石薄膜，將熱沉材料成本降至單晶金剛石的10%左右，為金剛石材料的規(guī)?；瘧玫於ɑA。

以上研究有望重塑射頻功率放大器芯片熱管理市場格局。在高端散熱材料及熱管理技術長期被日美企業(yè)壟斷，傳統(tǒng)鉬銅基板熱效率難以滿足高功率GaN器件需求的情況下，金剛石材料因其自然界最高的熱導率而倍受關注。然而，過高的價格（≥1500元/片）嚴重制約金剛石在熱管理應用上的產業(yè)化推廣。

硅基金剛石方案為金剛石熱管理產業(yè)化應用推廣提供了切實有效的路徑。在小微基站布局提速、低柵壓控制技術突破的背景下，全球GaN功率器件市場年增速超30%（2025年預計達30億美元）。該技術可解決高度集成、高功率GaN功放的散熱難題，更有望應用于移動終端，提供高效的熱管理解決方案。依托河南金剛石材料產業(yè)優(yōu)勢（占全國產量80%），形成“材料創(chuàng)新-器件設計-應用集成”技術鏈條。同時，該熱沉技術可與公司高頻濾波器產品協同，進一步優(yōu)化5G射頻模組、終端產品的整體性能。

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DOI:10.13290/j.cnki.bdtjs.2025.06.009