AI算力狂飙,金刚石铜散热材料如何闯产业化难关?——访湖南芯聚能科技有限公司总经理黄开塘

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。本期为您分享的是湖南芯聚能科技有限公司黄开塘总经理的专访。

湖南芯聚能科技有限公司黄开塘总经理

中国粉体网：黄总，请您简单介绍一下金刚石真空镀膜技术的原理及优势。

黄总：我们所采用的镀膜技术为磁控溅射PVD技术，其工作原理为：在真空环境下，氩气受电场作用电离产生氩离子，氩离子轰击靶材，使靶材以原子或分子形态溅射到待镀粉体表面。该技术的关键在于如何实现粉体镀层均匀包覆，我们通过振动式、滚筒式、瀑布式结构设计来实现粉体镀膜。

相较于化学镀、电镀等传统工艺，该技术具备四大优势：第一，可制备高纯度镀层。依托高纯度靶材可获得高纯度涂层，传统化学工艺容易在材料表面引入微量元素，从而造成界面缺陷，本工艺可规避该问题；第二，可通过工艺参数调控镀层厚度与镀层均匀性；第三，可设计合金镀层、复合镀层、梯度镀层等不同镀层结构设计，能够灵活调整镀层组分，精准控制各元素配比；第四，该技术适配规模化量产，单炉产能可达10-20公斤，是现阶段为数不多可实现大批量生产的工艺。

中国粉体网：金刚石/铜复合材料的界面改性，存在哪些难题，该如何解决？

黄总：金刚石和铜就像水和火，是不相容的。金刚石属于非金属，铜属于金属，二者形成的润湿角大，导致复合材料界面结合效果差，导热性能受限。针对以上问题，主流解决方案有两类：一是对金刚石粉体做表面改性，引入可与碳元素（即金刚石）形成强碳化物的元素；二是在铜基体中添加特定微量元素，该类元素能够与金刚石生成强碳化物，以此改善界面结合状态。

中国粉体网：金刚石/铜复合材料产业化面临哪些难题？

黄总：伴随AI产业快速发展，金刚石/铜复合材料产业也迎来发展机遇，但产业化仍存在多项现实难题。

第一是工艺稳定性与产品良率问题。批量制备金刚石/铜复合材料时，界面结构设计、产线整体工艺衔接都会直接影响产品良率，工艺稳定控制难度较高；

第二是生产成本居高不下。以4英寸金刚石铜产品为例，其成本达到纯铜材料的20倍以上，高昂的成本限制了该材料的大规模推广应用；

第三是下游终端应用尚未形成规模。封装、散热等终端场景的市场需求还未充分释放。金刚石/铜复合材料产业化需要打通从原材料、材料制备到终端应用的全产业链，完成全链条迭代与产品验证，构建完整产业闭环。

中国粉体网：AI散热需求下，您认为金刚石/金属复合材料后续研发重点方向是什么？

黄总：当前AI算力快速发展，尤其近两年，像英伟达GPU功耗已经突破千瓦级别，传统铜、铝散热材料已经无法满足使用需求。面向AI散热场景，金属基复合材料研发主要有三大方向：

第一，进一步提升热导率。现有金刚石/铜复合材料热导率普遍为500-700W/(m·K)，AI高功耗场景对散热能力提出更高要求，需要把热导率提升至700、800甚至900W/(m·K)以上。

第二，实现热膨胀系数匹配。随着半导体制程迭代，需要复合材料热膨胀系数与半导体器件相适配，避免因热应力引发器件开裂、失效等风险。可通过调整金刚石体积占比，调控复合材料热膨胀系数，匹配半导体材料的使用要求。

第三，持续压降生产成本。当前材料整体成本偏高，需要从原材料选型、制备工艺优化等多个维度开展技术攻关，降低综合生产成本。

中国粉体网：公司团队在金刚石复合材料领域的最新研究成果，可以分享一下吗？

黄总：我们团队依托中南大学气相沉积技术与薄膜材料研究室（魏秋平教授团队）开展相关研究，该研究室成立于1999年，是由余志明教授从瑞典皇家工学院引入相关核心技术，由此开启金刚石相关方向研究，至今已有二十余年研究积淀。团队在金刚石复合散热相关领域，已在国内外权威期刊发表多篇高水平论文。

产业化层面，2025年我们成立了湖南芯聚能科技有限公司，依托中南大学技术，开发出粉体批量镀膜的设备，可实现金刚石铜粉体批量化改性，制备的金刚石/铜复合材料热导率可达700W/(m·K)以上，性能达到国内国际同等梯队水平。目前该材料已经在多家行业头部企业完成产品验证与推广应用。

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