從1G演變到5G，移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，為人類(lèi)的生活生產(chǎn)帶來(lái)了極大的便利。目前正在研發(fā)的6G技術(shù)，將構(gòu)建一個(gè)地面無(wú)線與衛(wèi)星通信集成的全連接世界，傳輸能力可能比5G提升100倍，網(wǎng)絡(luò)延遲也可能從毫秒降到微秒級(jí)，在峰值速率、時(shí)延、流量密度、連接數(shù)密度、移動(dòng)性、頻譜效率、定位能力等方面將全面優(yōu)化升級(jí)，進(jìn)一步縮小數(shù)字鴻溝，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的“終極目標(biāo)”。

6G通信用材料品種異常豐富，從天線材料、導(dǎo)熱散熱材料、高頻覆銅板基材、電磁屏蔽材料等都有著巨大的市場(chǎng)空間。6G的布局必將帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，推動(dòng)供給側(cè)改革，新材料企業(yè)面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

6G時(shí)代將至，散熱需求日益凸顯

6G時(shí)代即將奔涌而來(lái)，勢(shì)必涉及到關(guān)鍵器件的更新?lián)Q代，小到從核心芯片向射頻器件，大到基站端向應(yīng)用端，都需要進(jìn)行改造升級(jí)。隨著人們對(duì)電子產(chǎn)品輕薄化和性能高效化的需求越來(lái)越高，半導(dǎo)體元器件功率密度不斷提升，熱通量也會(huì)越來(lái)越大，有些甚至高達(dá)數(shù)十千瓦/平方厘米，是太陽(yáng)表面的5倍。

對(duì)電子設(shè)備而言，其可靠性越高，無(wú)故障工作的時(shí)間就越長(zhǎng)，從而越能提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力以及提升用戶的體驗(yàn)。導(dǎo)熱材料主要用于解決電子設(shè)備的熱管理問(wèn)題。運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量將直接影響電子產(chǎn)品的性能和可靠性。

試驗(yàn)已經(jīng)證明，電子元器件溫度每升高2°C，可靠性下降10%；溫升50°C時(shí)的壽命只有溫升25°C時(shí)的1/6。隨著集成電路芯片和電子元器件體積不斷縮小，其功率密度卻快速增加，散熱問(wèn)題已經(jīng)成為電子設(shè)備亟需解決的問(wèn)題。

那么在導(dǎo)熱散熱領(lǐng)域，材料如何選擇？

目前，比較熱門(mén)的散熱方案主要有石墨片、石墨烯、導(dǎo)熱界面材料（TIM）、熱管（HP）和均熱板（VC）以及半固態(tài)壓鑄件。而天然石墨散熱膜產(chǎn)品較厚，且熱導(dǎo)率不高，難以滿足未來(lái)高功率、高集成密度器件的散熱需求，同時(shí)也不符合人們對(duì)超輕薄、長(zhǎng)續(xù)航等高性能要求。因此，尋找超熱導(dǎo)新材料具有及其重要的意義。

石墨烯是已知的導(dǎo)熱系數(shù)最高的物質(zhì)，理論導(dǎo)熱率達(dá)到5300W/（m*K），遠(yuǎn)高于石墨，它是由單層碳原子經(jīng)電子軌道雜化后形成的蜂巢狀二維晶體，厚度僅為0.335nm，又稱為單層石墨，是碳納米管、富勒烯的同素異形體。

石墨烯的快速導(dǎo)熱特性與快速散熱特性，使其成為傳統(tǒng)石墨散熱膜的理想替代材料，成為6G行業(yè)中廣泛應(yīng)用的導(dǎo)熱散熱材料。

除此之外，石墨烯還可以用于核心的半導(dǎo)體領(lǐng)域以及6G相關(guān)的輔助器件（超級(jí)電容器、散熱元件和天線等）。

金剛石是立方晶體，由碳原子通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合形成。金剛石的許多極致屬性都是形成剛性結(jié)構(gòu)的sp³共價(jià)鍵強(qiáng)度和少量碳原子作用下的直接結(jié)果。金屬通過(guò)自由電子傳導(dǎo)熱量，其高熱傳導(dǎo)性與高導(dǎo)電性相關(guān)聯(lián)，相比之下，金剛石中的熱量傳導(dǎo)僅由晶格振動(dòng)（即聲子）完成。金剛石原子之間極強(qiáng)的共價(jià)鍵使剛性晶格具有高振動(dòng)頻率，因此其德拜特征溫度高達(dá)2,220 K。由于大部分應(yīng)用遠(yuǎn)低于德拜溫度，聲子散射較小，因此以聲子為媒介的熱傳導(dǎo)阻力極小。

金剛石是自然界中熱導(dǎo)率最高的物質(zhì)，常溫下熱導(dǎo)率(Type Ⅱ Diamond)可達(dá)2000 W/(mK)，熱膨脹系數(shù)約(0.86±0.1)*10-5/K，且室溫下絕緣。另外，金剛石還具有優(yōu)異的力學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性質(zhì)，在高功率光電器件散熱問(wèn)題上具有明顯優(yōu)勢(shì)，因此，金剛石在散熱領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

文章來(lái)源： 化合積電，塑庫(kù)網(wǎng)