在光通信產業鏈的快速演進中,一個正在加速發酵的關鍵話題是“散熱”。隨著數據中心算力規模的擴張,CPO(共封裝光學)與LPO(線性驅動可插拔光學)被業界視為下一代光模塊的技術方向。然而,當傳輸速率從400G向800G、1.6T演進,光電共封裝所帶來的熱管理挑戰被放大至*的程度。電芯片與光引擎之間的溫差與熱串擾,成為制約信號完整性和系統可靠性的瓶頸。而這正是金剛石材料切入的入口。
9月11日,四方達在投資者關系平臺上回應投資者關心的問題時,提及公司在大尺寸(英寸級)金剛石襯底與薄膜的量產能力,并明確表示將關注光通信領域的市場機會。盡管表述謹慎,但這背后所折射出的趨勢,已足以讓整個行業重新審視金剛石的商業化進程。
CPO/LPO的散熱困局
光模塊產業的迭代速度極快。傳統的可插拔式光模塊雖然沿用了多年,但在800G時代已經逐漸逼近功耗極限,單通道發熱量快速攀升。LPO通過簡化電驅動鏈路降低功耗,而CPO則直接將光學器件與交換芯片封裝在一起,顯著減少信號損耗與功耗。然而,兩者的共同點在于:散熱壓力顯著提升。
在CPO架構下,電芯片與光引擎近距離集成,產生的熱量相互耦合。如果不能有效抑制熱串擾,信號完整性和傳輸速率都會受到影響。LPO雖然仍采用模塊形態,但功率密度依然高企,模塊內部的熱設計成為決定壽命與穩定性的關鍵。由此,光通信行業迫切需要具備高導熱率、低介電常數、可與硅光工藝兼容的散熱材料。
金剛石的“*解答”
在材料候選名單中,金剛石的熱導率優勢幾乎無可替代。天然金剛石的熱導率可達2000W/m·K以上,即便是CVD法制備的單晶或多晶薄膜,也遠超銅、硅、碳化硅等常用材料。嵌入式金剛石散熱片可作為光引擎與電芯片之間的“隔熱層”與“導熱橋”,既能抑制橫向熱串擾,又能快速導出垂直熱流。
事實上,國際前沿企業已經給出驗證案例。DiamondFoundry曾披露,其團隊將金剛石薄膜直接鍵合至硅光芯片,用于數據中心光模塊的散熱,結果顯示效率提升超過3倍。這意味著,金剛石不僅是理論上的優解,而是正在走向實際應用的路徑。
四方達的“英寸級”突破
過去十年,我國金剛石產業更多是在超硬材料的加工環節,應用集中在切削、鉆探和磨削。隨著功率半導體、熱管理和光電子產業鏈的拓展,國產企業逐漸向高端襯底與薄膜過渡。
四方達此次對外披露的信息,意味著其在單晶或大尺寸多晶金剛石襯底的CVD制備上已具備批量能力。對于光通信產業而言,尺寸決定了工藝兼容性與成本攤薄能力。毫米級金剛石片雖可用于散熱測試或實驗室器件,但只有英寸級材料,才能滿足大規模光引擎、光芯片的封裝需求。
目前,全球范圍內能夠提供大尺寸CVD金剛石襯底的廠商并不多,除DiamondFoundry、ElementSix等國際巨頭外,我國企業正在快速追趕。四方達作為A股市場代表性超硬材料企業之一,若能抓住光通信和數據中心的散熱窗口,將有機會打開新的成長空間。
當光通信行業把帶寬提升、功耗優化與系統穩定性放在首要位置時,散熱問題已經從“輔助工程”變為“核心環節”。金剛石材料憑借其獨特的熱物性,成為*具潛力的候選方案。國內企業正處于關鍵的時間窗口:市場對英寸級材料的迫切需求,以及數據中心迭代所帶來的巨大市場空間。
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