来源 | 国家知识产权局

[洞见热管理]获悉，近日国家知识产权局信息显示，华为公布了“一种铜金刚石散热基板”专利（授权公告号CN223110366U），将金刚石应用从点状的“嵌入式散热”向大面积复合底板方向拓展。

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散热困境：电子设备性能跃升背后的 “隐形枷锁”

在数字技术飞速迭代的今天，散热能力已成为制约电子设备性能突破的核心瓶颈。随着 5G 通信、人工智能、云计算等技术的爆发式发展，芯片算力呈指数级增长。

传统散热材料早已难以应对这种 “高烧” 状态：纯铜的导热率约 401W/(m・K)，铝仅为 237W/(m・K)，而硅脂等导热介质的导热率普遍低于 10W/(m・K)。当设备运行时，核心部件温度每升高 10℃，可靠性就可能下降 20%，这也是为何手机玩游戏时会因过热降频、服务器机房需要投入巨额成本建设散热系统的关键原因。

在这样的行业背景下，金刚石作为已知导热率最高的材料（天然金刚石导热率可达 2000W/(m・K) 以上），被视作打破散热壁垒的 “终极材料”。而华为此次公布的专利，正是在这一赛道上的重要进阶。

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高性能散热基板：从 “三明治” 结构到颠覆性结合

铜金刚石散热基板的诞生，源于对两种材料优势的精准融合：铜具备优异的导热性和导电性，金刚石则拥有超高导热率、低热膨胀系数（与半导体材料更匹配）和极高硬度。其经典的 “三明治” 结构 —— 中间层为铜与金刚石的复合材料，上下覆盖金属层 —— 旨在同时实现高效导热和结构稳定。
但传统工艺始终存在一个致命短板：中间的铜金刚石复合层与上下金属层的结合不够紧密。传统流程中，先将金属化处理的金刚石颗粒与铜粉混合预压成 “生坯”，再将其嵌入带孔铜板，上下覆盖铜粉后整体烧结。这种工艺下，层间容易出现微小缝隙或界面阻抗，不仅会降低导热效率，还可能因热胀冷缩导致基板开裂，极大限制了其在高端设备中的应用。

华为此次公布的专利技术，正是针对这一核心痛点，提供了创新的解决方案；根据专利说明书，其创新方案通过优化金属化层配方（加入微量钛、铬等元素）和改进烧结工艺（采用梯度升温与加压同步进行），提升铜金刚石复合层与上下铜层的结合强度。这为其在航天、汽车电子等极端环境中的应用扫清了障碍。

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深耕五载：华为在金刚石散热领域的 “步步为营”

华为对金刚石散热技术的布局并非一蹴而就，而是一场持续五年的 “技术深耕”。早在 2018 年，华为中央研究院就已组建专项团队，研究金刚石在电子散热中的应用可行性。

2023年3月:（申请公开号CN115725273A）以及（国际公布号WO2023/024571A1）公布两项芯片散热复合导热材料专利，标志着其技术进入实质突破阶段 —— 其中以金刚石颗粒为核心的散热材料，实验证明其导热性能远超传统硅脂等材料，当时该技术已在华为 Mate 系列手机的原型机中测试，能使处理器高负载运行时的温度降低，有效解决了手机 “玩游戏发烫降帧” 的用户痛点。

2023年11月： (申请公布号CN116960057A）与哈尔滨工业大学联合公开“基于硅和金刚石的三维集成芯片混合键合方法”专利，探索利用金刚石和石墨烯解决3D封装芯片的“堆叠发热”难题。随着芯片向 “堆叠化” 发展，3D 封装的芯片层数已从 2 层增至 8 层以上，热量在垂直方向的堆积如同 “叠罗汉”，传统散热路径完全失效。该专利提出将金刚石薄膜与石墨烯层交替沉积，构建 “垂直导热通道”，提升热扩散效率 ，为下一代高集成度芯片的量产奠定了基础。

2024年12月：（申请公布号CN119069436A）公布“一种半导体器件及其制作方法”专利，进一步细化了金刚石在芯片内部的应用 —— 通过优化金刚石散热层与钝化层的界面处理（采用等离子体刻蚀形成微纳结构），提升两者结合力，同时缩短散热层与栅极的距离，让热量 “产生即散发”，提高半导体器件的持续运行功率上限。

而此次铜金刚石散热基板专利的公布，是华为从 “材料创新” 向 “结构工程化” 的关键一步，意味着其金刚石散热技术正从实验室走向规模化应用。

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押注下一代：散热技术成科技竞争 “隐形战场”

在科技产业中，散热能力往往是 “看不见的天花板”。5G 基站需要同时处理海量数据，单扇区功耗较 4G 增长 3 倍以上；AI 服务器的算力每提升一代，功耗就增加 50%；未来的量子计算机、自动驾驶芯片，更是对散热提出了近乎苛刻的要求。
金刚石凭借其无可比拟的导热性能，成为各国科技巨头争夺的焦点。美国的 IBM 在 2023 年公布了金刚石封装的量子芯片方案，使芯片稳定运行时间延长至原来的 3 倍；韩国三星则在 2024 年宣布将金刚石散热技术应用于下一代移动处理器，目标是将芯片温度控制在 60℃以下。

华为在这一领域的密集布局，不仅是技术积累的体现，更暗含对产业趋势的精准判断。从点状的芯片散热材料，到 3D 封装的热管理方案，再到如今的大面积复合基板，华为正在构建一套覆盖 “芯片 - 封装 - 设备” 全链条的金刚石散热体系。
从更长远来看，华为的金刚石散热技术布局，或许将重新定义电子设备的热管理标准，为中国在高端制造领域的竞争增添一枚关键砝码。