中国粉体网讯 2026年9月3-4日，由中国粉体网主办的“2026第三届半导体行业用金刚石材料技术大会暨功率半导体技术应用与装备研讨会”在河南·郑州天地丽笙酒店隆重召开！大会期间，中国粉体网记者有幸邀请到多位专家、企业界代表做客我们的“对话”栏目，畅谈半导体领域金刚石材料制备、精密加工、热管理及异质集成等核心技术与产业化挑战，共同探寻产业发展新机遇。本期为您分享的是河南捷利达超硬制品有限公司首席专家栗正新教授的专访。
河南捷利达超硬制品有限公司首席专家栗正新教授
中国粉体网：栗教授，对比传统封装热管理材料，金刚石/铜复合材料最核心的应用优势有哪些？
栗教授：金刚石/铜复合材料作为当前热管理材料风口的先锋，其核心优势主要体现在以下几方面。
第一，导热系数大。常规铜材料导热系数不足400W/(m·K)，而金刚石/铜复合材料导热系数一般在600W/(m·K)以上，其导热能力突出；
第二，相比于金刚石单晶、多晶板材，金刚石/铜复合材料价格低、热膨胀系数可调的优势；
第三，成型与加工性能良好，可加工成多种异形结构。金刚石/铜复合材料既可以用作热沉材料，也可应用于导热型封装，还能够制备液冷板，液冷板在超算中心领域拥有广阔市场。
因此，金刚石/铜复合材料具有独特的优势，尤其是可实现低成本、高效率的大面积产业化制造，对解决电子领域高热流密度散热瓶颈问题，能够发挥重要作用。
中国粉体网：当前金刚石/铜复合材料的研究主要集中在制备方面，您认为哪种方法最具发展潜力？
栗教授：金刚石/铜复合材料的制备，一般认为有真空热压法、熔渗法、放电等离子烧结法（SPS）三种。综合性价比考量，真空热压法更具优势，该工艺能够实现低成本、大批量生产；真空熔渗法可制备导热系数更高的复合材料，但投入成本高，生产效率偏低；SPS工艺加工速度快，综合性价比处于中等水平，该工艺基于瞬间放电的工作原理，我认为可能更适合金刚石陶瓷复合材料的制备。
除了上述三种工艺外，还有两种方法。一种是现在合成金刚石用的高温高压法，该方法受限于设备的价格，一般能够制备大尺寸高温高压金刚石的六面顶合成压机大概在250万左右一台，设备投资强度较高，同时受腔体尺寸限制，难以满足大批量、低成本、高效率生产的需求。但该工艺可在4.5万大气压、1400-1500℃条件下完成金刚石与铜的复合，材料致密度、导热系数表现优异，若完成金刚石微粉表面功能化、金属化处理，复合材料导热系数可达到900W/(m·K)以上。另一种方法是热等静压，但是热等静压工艺条件在200-300MPa压力、1500-2000℃，成本非常高，所以这种方法可能更适合于极高端、高附加值产品的生产。
综合投资与产品性价比来看，真空热压烧结、SPS、真空熔渗可以排到前三位，高温高压和热等静压可以作为高端金刚石/铜复合材料的工艺方法。
中国粉体网：金刚石/铜复合材料加工最核心的技术难题是什么，与纯金刚石材料加工有何不同？
栗教授：金刚石/铜复合材料的加工包括切、磨、抛多个工序。现阶段切割工序已可通过激光加工实现，绿光、红光、光纤激光器均可完成切割，选择合适的即可。加工的核心难点集中在磨与抛，金刚石/铜复合材料内部同时存在高硬度金刚石相与高延展性铜相，属于典型难加工复合材料，磨削加工难度大，将来采用激光与等离子、超声振动等多重耦合加工技术，有望解决该材料低成本、高效率、高表面质量的加工难题。若要保障材料尺寸与形状精度，还得靠端面磨削，可通过多重耦合方式完成加工。
对比金刚石单晶板、多晶板，金刚石/铜复合材料的可加工性更优。金刚石单晶、多晶板材脆性大，加工过程易出现翘曲，减薄加工时极易裂片，产品良品率较低。金刚石/铜复合材料在切、磨、抛工艺中，具备加工成本更低、加工效率更高的优势。
中国粉体网：目前行业内金刚石/铜复合材料主要有哪些加工方法？
栗教授：切割环节，行业普遍采用绿光激光加工，该方式加工效率与加工质量均可满足使用要求，市场上已有成熟的专用激光切割设备。激光不仅可以将材料加工为不同尺寸、形状的板、块构件，还可以在材料表面加工各类异形结构，也可直接在工件上加工无氧铜微流道。
抛光主要使用端面磨床，目前从磨床、砂轮到磨削用料还处于持续优化阶段，但结合多重耦合加工技术，端面磨床可完成材料减薄，减少后续研抛工序的加工余量。研磨工序目前采用单面、双面研磨机即可实现，主要优化方向为提升加工效率。
另外，加工后需要达到亚微米级的表面粗糙度（Ra），如果要求实现0.5μm，一般的研磨工艺就能实现，若要求更高，则需要采用化学机械抛光（CMP）工艺，当然也可将化学机械抛光直接应用于研磨阶段，以此提升整体加工效率。
目前金刚石/铜复合材料的切磨抛工艺和装备大致就是这样。
中国粉体网：您如何看待未来金刚石/铜复合材料的市场应用前景？
栗教授：在金刚石热管理材料中，依托降本增效的优势，金刚石/铜复合材料有望率先实现产业化落地。根据我了解的情况，两寸多晶金刚石板目前市场报价是在4万左右，单晶在20万左右，价格非常昂贵。受铜原料涨价影响，金刚石/铜复合材料价格虽有所上浮，但仍不到多晶金刚石板材价格的五分之一，更有性价比，且该材料热膨胀系数可调，最高导热系数可达1000W/(m·K)，后续若攻克金刚石表面功能化、界面改性、材料致密度、产品一致性等，重点解决热导率衰减问题，其市场应用将迎来快速发展。超算中心GPU板是重要应用场景，当前单板GPU功率已经突破1500W，金刚石/铜复合材料已经成为该场景下的刚需材料。该材料不再局限于传统热沉功能，可实现主动散热，像液冷，通过在构件表面制备微通道，搭配相变材料、VC技术等，协同提升散热效果。随着英伟达Rubin架构GPU大面积使用，金刚石液冷板将成为必选，将带来百亿级别市场。
总而言之，金刚石/铜复合材料正处于大规模产业化的风口。行业需要加快产业技术创新，持续推进降本增效，深化各应用场景的产业合作，搭建产学研用一体化创新链条，推动材料在电子信息领域落地推广。借助本次发展机遇，助力我国传统材料产业转型升级，实现高质量发展，推动我国成为功能金刚石产业化领域的产业高地。
（中国粉体网编辑整理/石语）
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