近日，北京大学东莞光电研究院王新强、王琦团队，在晶圆级高热导金刚石薄膜产业化制备上取得重要突破，成功制备出12英寸高热导金刚石薄膜，相关研究成果以Scalable Fabrication of 12-inch Polycrystalline Diamond Membranes为题，于2026年10月15日发表于《National Science Review》（国家科学评论）期刊。

随着AI高算力芯片、第三代功率半导体器件快速迭代，器件功率密度持续攀升，热管理已成为制约高端半导体性能提升的关键瓶颈。金刚石拥有超高热导率、优异绝缘性能与化学稳定性，是公认的下一代半导体理想散热材料。然而，传统金刚石材料存在尺寸难以做大、加工难度高、成本高昂等痛点，长期制约高热导金刚石材料走向大尺寸、晶圆级的规模化应用。

面向先进芯片散热等重大产业需求，团队创新集成大尺寸微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)、高精度激光环切、自动化量产剥离等关键技术，攻克了大尺寸金刚石薄膜生长、应力调控与量产剥离等核心难题，解决了沉积过程中温度场与等离子体均匀性协同控制等关键挑战，成功制备出12英寸高热导多晶金刚石薄膜。

12英寸金刚石薄膜的 (a) 制备工艺流程、(b) 实物照片、(c) 拉曼光谱测试及 (d) 晶粒尺寸与热导率随薄膜厚度的变化    

团队创新提出了12英寸高热导金刚石薄膜的制备工艺流程，所得薄膜热导率达1700瓦特每米开尔文，约为铜的4倍，可像“散热贴”一样为高功率芯片快速导走热量，为先进器件晶圆级热管理开辟全新技术路径，相关技术有望拓展至光学、声学与抗辐照等应用。该成果实现了金刚石薄膜向超大尺寸晶圆级的跨越，是先进导热材料领域的标志性突破，为高端电子热管理提供了全新技术方案，支撑我国高端电子产业自主发展。

研究院依托北京大学学科优势，面向产业前沿持续攻关，不断产出高水平原创成果。下一步，团队将持续优化工艺，推进标准化与产业验证工作，加快成果推广落地。研究院将持续深化校地协同创新，统筹推进科技创新、成果转化与人才培养，为我国半导体与集成电路产业发展贡献力量。

论文链接

https://doi.org/10.1093/nsr/nwag645

文字 | 吴载炎

审核 | 王琦