在光通信產(chǎn)業(yè)鏈的快速演進中,一個正在加速發(fā)酵的關(guān)鍵話題是“散熱”。隨著數(shù)據(jù)中心算力規(guī)模的擴張,CPO(共封裝光學)與LPO(線性驅(qū)動可插拔光學)被業(yè)界視為下一代光模塊的技術(shù)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(zhàn)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(tǒng)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(guān)系平臺上回應(yīng)投資者關(guān)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(chǎn)能力,并明確表示將關(guān)注光通信領(lǐng)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(yè)重新審視金剛石的商業(yè)化進程。
CPO/LPO的散熱困局
光模塊產(chǎn)業(yè)的迭代速度極快。傳統(tǒng)的可插拔式光模塊雖然沿用了多年,但在800G時代已經(jīng)逐漸逼近功耗極限,單通道發(fā)熱量快速攀升。LPO通過簡化電驅(qū)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(gòu)下,電芯片與光引擎近距離集成,產(chǎn)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(tài),但功率密度依然高企,模塊內(nèi)部的熱設(shè)計成為決定壽命與穩(wěn)定性的關(guān)鍵。由此,光通信行業(yè)迫切需要具備高導熱率、低介電常數(shù)、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(yōu)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(yè)已經(jīng)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(shù)據(jù)中心光模塊的散熱,結(jié)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(yōu)解,而是正在走向?qū)嶋H應(yīng)用的路徑。
四方達的“英寸級”突破
過去十年,我國金剛石產(chǎn)業(yè)更多是在超硬材料的加工環(huán)節(jié),應(yīng)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(chǎn)業(yè)鏈的拓展,國產(chǎn)企業(yè)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(chǎn)業(yè)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?qū)嶒炇移骷挥杏⒋缂壊牧,才能滿足大規(guī)模光引擎、光芯片的封裝需求。
目前,全球范圍內(nèi)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(yè)正在快速追趕。四方達作為A股市場代表性超硬材料企業(yè)之一,若能抓住光通信和數(shù)據(jù)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(yè)把帶寬提升、功耗優(yōu)化與系統(tǒng)穩(wěn)定性放在首要位置時,散熱問題已經(jīng)從“輔助工程”變?yōu)椤昂诵沫h(huán)節(jié)”。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(nèi)企業(yè)正處于關(guān)鍵的時間窗口:市場對英寸級材料的迫切需求,以及數(shù)據(jù)中心迭代所帶來的巨大市場空間。
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