彻底告别700℃高温工艺！厦大金刚石技术攻克2.5D算力芯片两大封装痛点

厦门大学钟毅团队在ECTC 2026国际会议上提出金刚石散热片芯片背面集成方案。

高算力AI芯片功耗激增导致2.5D芯粒封装面临高热流密度、热点超标、封装翘曲与良率下降等难题，传统散热方案已难以适配。该方案同时攻克了高热与力学可靠性双重挑战。

金刚石热导率高达1500至2200 W/m·K，是理想的散热材料。但其集成长期受困于工艺难题：高温外延超700℃，与半导体工艺不兼容且易引发应力翘曲等问题制约了金刚石散热的规模化应用。

钟毅团队提出Au-In纳米中间层低温键合方案。该技术利用铟在156℃熔化后的液相特性，在压力下填充金刚石表面微观缺陷，同时与金发生瞬态液相反应。

最终在200℃、1 MPa、10分钟条件下形成以AuIn₂金属间化合物为主体的致密互连层。键合界面无空洞、均匀连续。

该键合结构平均剪切强度21.45 MPa，峰值达24.7 MPa。MIL-STD-883G标准最低要求仅6 MPa。时域热反射法实测Si/金刚石界面总热阻仅0.211 mm²·K/W。

传统Au-Sn焊料为1.21，银烧结为0.428，该方案优势显著。超薄互连层大幅缩短了热传导路径。

热仿真验证显示，2 W/mm²功率密度下集成金刚石散热片使最高结温降低超20℃。5 W/mm²工况下，器件峰值结温由100℃降至63℃，降幅达37℃。

多热点高功率密度下温降超30%。无加强环条件下，金刚石使2.5D封装关键工序翘曲降低约8.2%。该方案适配下一代先进封装规模化量产需求。