碳化硅衬底高端芯片散热的理想衬底

传统材料衬底的不足

当下高端芯片性能提升推动技术变革，但功率攀升使散热成难题。5G 通信基站射频芯片单个功率放大器发热密度超 300W/cm²；人工智能领域，NVIDIA H100、华为昇腾 910B 等高端 GPU 功耗逼近 700W，未来或突破 1000W；新能源汽车电驱系统功率模块也产生大量热量。

传统散热材料问题诸多：铜热导率虽高，但热膨胀系数（CTE）与硅芯片不匹配，易致材料开裂、脱焊；铝导热一般，CTE 过高也有热应力问题；钨铜/钼铜复合材料密度大、加工工艺复杂、成本高；氮化铝成本高、机械强度有限。传统材料难满足高端芯片散热需求，碳化硅（SiC）应运而生。

碳化硅衬底的优势

作为第三代半导体材料，碳化硅在散热性能上优势显著。其常规热导率达 270 - 330W/(m・K)，接近铜的 80%，能快速传递热量，如 5G 基站射频芯片使用后工作温度可降 15 - 20℃。其 CTE 为 3.7 - 4.0ppm/K，与硅芯片高度匹配，减少热应力，避免开裂、脱焊。碳化硅密度仅 3.21g/cm³，比铜轻 64%，利于航空航天、便携式电子设备等对重量要求高的场景。此外，它还具备高绝缘性、高硬度、耐腐蚀、抗辐照等特性。

思莱克工业碳化硅衬底技术突破

思莱克工业科技有限公司在碳化硅散热领域引领创新。其研发的碳化硅材料热导率高达 560W/(m・K，远超行业水平，比纯铜热导率还高 40%以上，能更快散热，如人工智能大模型训练中，使用后芯片工作温度可降 25 - 30℃。其碳化硅材料 CTE 达 2.3 - 3.0ppm/K，与硅芯片近乎完美匹配，解决热应力问题，延长芯片寿命，如新能源汽车电驱系统使用后功率模块寿命至少延长一倍。同时，超芯星碳化硅材料保留了高绝缘性等固有优势，能在复杂环境中稳定散热。

碳化硅衬底在芯片散热中的应用

5G/6G 通信领域：5G 基站功率放大器功率密度高，传统散热材料能力有限。碳化硅高导热、高绝缘、抗辐照，使用超芯星高导热 SiC 基板后，功率放大器工作温度可降 15 - 20℃，提升设备稳定性，扩大信号覆盖范围。6G 时代碳化硅有望发挥更关键作用。

新能源汽车领域：电驱系统功率模块产热多，碳化硅散热基板能快速散热，降低结温，每降 10℃结温，功率模块寿命延长一倍。其高功率密度利于整车轻量化，特斯拉 Model 3 等车型采用后续航里程提升约 10%。

激光雷达与传感器领域：自动驾驶对传感器性能要求高，碳化硅高导热、低 CTE，能保障传感器在极端环境下稳定工作。某汽车制造商采用碳化硅基激光雷达传感器后，探测距离提升 20%，高温误差率降低 30%。

高算力芯片领域：AI 芯片算力提升，热流密度攀升，碳化硅热沉能快速传导热量。数据中心 AI 服务器使用后，芯片工作温度可降 20 - 25℃，提高运算速度和效率。