问：面前AI/HPC封装散热达到千瓦级别，硅材料遭逢瓶颈，下一代颠覆性散热时期目下有哪些顺心？

答：这是一个切中行业痛点的问题。

咱们要清醒地看到，面对 1000W 致使 1200W 的超等芯片，传统的“外部散热”——也即是简单地把散热器作念大、电扇转速调高，或者只是依赖外部冷板——如故迫终末物理极限。

我以为，散热时期正在资格一场从“外部缓助”向“内生重构”的范式移动。简单来说，畴昔的散热不再是给芯片贴“退烧贴”，而是要深切到芯片的材料基因和里面血管里去惩办问题。

具体来说，我看好三个维度的颠覆性顺心，而行业的领军者们其实如故驱动步履了。

第一: 是材料层面的“降维打击”，也即是用金刚石和SiC材料的应用。

当硅（Silicon， ~150 W/mK）自己成为热阻瓶颈时，应用金刚石（~2200 W/mK）替换传统衬底和均热板是物理学上的唯独解。

时期旅途1：金刚石-SiC 复合材料 (Diamond-SiC Composite)

应用金刚石的超高导热与 SiC 的高机械强度，惩办纯金刚石脆性大、热推广总共（CTE）不匹配的问题。已终局买卖化量产（Coherent， Element Six），是目下最快落地的“补丁式”颠覆时期。

时期旅途2：晶体管级金刚石孕育 (Transistor-Level Growth)

原在芯片晶体管极近场径直孕育金刚石层，扬弃界面热阻，终局“自体散热”。

该时期处于履行室向产业移动阶段（Stanford 等高校领衔）。

时期旅途3：晶圆级异质集成（Heterogeneous Integration）

通过名义活化键合（SAB）等时期，将金刚石晶圆与硅/GaN晶圆在原子层面径直结合，透彻去除导热硅脂（TIM）和焊料层。这是3D堆叠芯片的终极散热形态，目下正从军用射频（RF）领域向顶级AI逻辑芯片下放。

第二: 是封装架构的博弈，也即是 SiC Interposer（碳化硅中介层）与玻璃基板的选用。

目下环球齐在驳倒 Intel（英特尔） 押注的玻璃基板，因为它能作念得很大，符合伙同好多 HBM 内存。但玻璃有一个致命伤——它的导热性极差，竟然是硅的 1/150。

是以咱们看到 Intel 的封装履行室正在开发高密度的 TGV（玻璃通孔）铜柱阵列，致使尝试在底部填充胶里掺入金刚石微粉，试图在绝热的玻璃里开辟出一条“导热高速公路”。

但若是是追求的是极致的散热，SiC Interposer（碳化硅中介层） 有可能是确凿的“贵族决策”。它的导热效果是玻璃的几百倍。畴昔在那些热流密度极高的中枢区域，我以为 SiC 中介层是紧要的惩办决策之一。

第三: 亦然最科幻的极少，是结构的内生化，也即是“镶嵌式微流体”。

既然外面散热来不足，那就把水引到芯片里面去。

TSMC（台积电） 如故展示了这种时期原型。他们在 CoWoS 封装里面，应用硅方柱蚀刻出轻微的流说念，让冷却液像毛细血管一样径直流过发烧源。履行数据显现，这能压制住惊东说念主的 2600W 功耗！

Microsoft（微软） 也在作念肖似的事。他们为了自研的 Maia AI 芯片，应用 AI 算法模拟了树叶的叶脉结构，推敲出了“仿生微流说念”。这种非线性的流说念推敲，比传统直线的效果普及了 3 倍。这即是典型的“用 AI 推敲 AI 芯片的散热”。

回想一下：

面对 AI 时间的“热墙”，咱们正在资格从“电扇吹”到“材料换”再到“血管造”的改动。

若是说 NVIDIA 是在用金刚石给目下的芯片“续命”，那么 TSMC 和 Intel 正在用微流体和新基板为畴昔的芯片“重塑肉身”。谁能率先掌合手这些原子级的散热时期，谁就确凿合手住了下一代超等算力的入场券。

问：算作封装基板的热点候选，金刚石、蓝对峙、碳化硅、玻璃基板和其他热点材料谁最有可能在2028年到2030面率先量产？

答：“若是只看大范围量产的‘结构性基板’，2028年的赢家无疑是玻璃基板（Glass Substrate）；但若是看惩办AI算力瓶颈的‘功能性材料’，金刚石（Diamond）将是不可或缺的王者。”

我以为，这并不是一个“谁取代谁”的单一维度的竞争，而是双轨并行的形态：

最初，玻璃基板惩办的是互连密度（Interconnect Density）的问题，它是地基。

其次，金刚石/SiC惩办的是热与功率（Thermal & Power）的问题，它是上限。

第一: 深度判辨（The Deep Dive）

1. 为什么玻璃基板是2028年的“量产之王”？

在2028年到2030年这个时候窗口，跟着AI芯片参加埃米级（Angstrom era），传统的有机基板（Organic Substrate）如故到了物理极限。

时期逻辑：有机材料太软，在大尺寸封装下会翘曲，导致光刻对不准。而玻璃基板具备极高的平整度和可调的热推广总共（CTE）。

互连才略：通过玻璃通孔（TGV）时期，咱们不错把互连间距（Pitch）作念到10微米以下。这意味着在相通面积下，玻璃基板能容纳的晶体管伙同数是目下的数倍。

产业信号：咱们看到Intel如故在鼎力布局，预测2026-2030年推出量产家具；韩国的SKC（Absolics）在好意思国的工场也如故动工。这是成本和产业链用脚投票的远离。

2. 金刚石与碳化硅的扮装是什么？

好多生手以为金刚石会像PCB板一样作念成大板子，这是扭曲。在2028年，金刚石的战场不在“底座”，而在“中枢”。

金刚石（Diamond）：它是终极的热治理决策。当AI芯片功率顺心1000W时，玻璃导热是不够的（仅约1.1 W/mK）。咱们的判断是，“玻璃基板 + 金刚石散热层”将是顶级AI芯片的标配。金刚石将以异质集成（Heterogeneous Integration）的面貌镶嵌封装中，郑重把热量一霎导出。

第二： 回想与佐证（Conclusion & References）

“回想来说，2028-2030年的半导体封装将参加‘玻璃时间’，但金刚石材料将算作高端‘性能倍增器’与其共存。”

我的这个判断基于以下几个关键的行业动向：

1.Intel Foundry道路图：明确将玻璃基板列为2026年后的关键时期节点，用于复旧万亿级晶体管的封装。

2.Yole Group的市集分析：预测先进封装市齐集，玻璃基板的复合增长率将领跑，而金刚石材料将在热治理细分市集占据最高价值端。

3.时期物理极限：摩尔定律放缓后，唯有通过新材料惩办互连（靠玻璃）和散热（靠金刚石）两大痛点，算力技艺链接增长。

问：如何惩办玻璃基板在panel level 上的散热/导热问题？

答：这是一个相配关键的时期痛点。对于玻璃基板（Glass Core Substrate）而言，热治理是其最大的应用瓶颈之一。

规律玻璃（如二氧化硅、硼硅酸盐玻璃）的热导率极低，仅为 1.1 ~ 1.4 W/(m·K)，而硅是 ~149 W/(m·K)，有机基板（含铜层）固然差但常常也能达到 ~0.3-0.5 W/(m·K) 且较薄。迎面对AI芯片动辄 1000W+ 的TDP（热推敲功耗）时，玻璃基板若是不作念迥殊的热推敲，就会酿成一个“绝热层”，导致芯片废弃。

在 Panel Level（大板级，如FOPLP、CoPoS） 封装中，惩办散热问题的中枢想路不错归纳为三个维度：垂直导热通说念构建、横向热扩散增强、以及异质材料集成：

第一：垂直导热，高密度 TGV 铜柱阵列 (Thermal Vias)

这是目下最锻练、最径直的妙技。应用玻璃通孔（TGV， Through Glass Via）时期，在玻璃中打出大宗的孔并填满铜。

第二: 横向扩散，厚铜 RDL 与 名义金属化 (Thick Cu RDL)

玻璃的一大上风是名义极其平整，允许致密无比知晓，但为了散热，咱们需要反其说念而行——加厚金属层。

第三: 主动冷却，玻璃微流说念冷却 (Integrated Microfluidics)

应用玻璃的化学惰性和易蚀刻特质，径直在基板里面构建“血管”。

问、多物理场需要协同推敲是保险畴昔大算力芯片和系统连续发展的必由之路。如何通过工艺坐蓐、新式材料研发与修订、创新性装备来普及性能与可靠性？

答：多物理场协同推敲（Multi-Physics Co-Design）不再只是是一个软件仿真环节，它如故成为疏导制造端变革的中枢玄学。

畴昔，咱们是“推敲完再去制造”；目下，为了极致性能与可靠性，咱们必须“基于多物理场的互相作用来定制制造”。在大算力芯片（3D-IC）中，电（信号）、热（功耗）、力（翘曲）、磁（侵犯）这四个场是强耦合的——动一发而牵全身。

以往咱们谈‘协同推敲’，频频局限在推敲软件（EDA）里。但在后摩尔时间，英雄联盟投注app我以为确凿的协同必须发生在Fab厂的活水线上。大算力芯片内容上是一个电-热-力（Electrical-Thermal-Mechanical）卓绝纠缠的复杂系统。咱们不成再把它们割裂开来看待。

为了终局极致的性能和可靠性，咱们正在用多物理场的视角，重塑制造的三大援救：”

第一： 工艺维度，以“扬弃界面”来惩办场耦合冲突。

“最初在工艺上，多物理场协同理念条款咱们寻找那些能同期惩办电、热、力矛盾的工艺旅途。

最典型的例子即是夹杂键合（Hybrid Bonding）。

为什么要用它？ 它是多物理场协同的圆善产物。

电学场：它终局了铜对铜的原子级径直战争，电阻极低，信号传输极快。

热学场：它扬弃了传统微凸块（Micro-bumps）中间的焊料层（Solder），去掉了热阻最大的界面。

力学场：它应用范德华力在低温下键合，幸免了高温回流焊带来的宽敞热应力（Thermal Stress），惩办了芯片翘曲问题。

理念落地：咱们在开发工艺时，不再是单纯追求‘作念得更小’，而是追求‘场的最优解’。

比如退火工艺（Annealing）的温度弧线推敲，目下统统是基于应力仿真模子倒推出来的，主义是在激活杂质（电）的同期，最猛进程开释晶格内的残余应力（力）。”

第二： 材料维度，从“选材料”转向“算材料”

在多物理场理念下，材料不再是‘选’出来的，而是‘算’（Computed）出来的。咱们需要的是能动态均衡各物理场的新式材料。

定制化匹配：比如底部填充胶（Underfill）。以前咱们只看它的流动性。目下，咱们必须字据芯片的热推广总共（CTE）和弹性模量（Modulus）来精确调配填料的比例。

协同逻辑：这个材料必须够‘硬’，能像骨骼一样复旧住 3D 堆叠的应力（力学）；同期它必须够‘导’，能像血管一样缓助散热（热学）；还得绝缘性极好，防御信号串扰（电学）。

玻璃基板的引入： 为什么要搞玻璃基板？即是因为在多物理场仿真中，咱们发现存机基板在千瓦级高热下会发生翘曲，导致伙同断裂。玻璃的高模量（刚性）圆善惩办了力学场的问题，同期其低介电损耗又兴隆了高频信号的电学场需求。这即是典型的基于物理场痛点进行的材料改动。”

第三： 装备维度，从“盲目加工”走向“闭环反应”

最后是装备。装备是终局多物理场协同的物理妙技。畴昔的装备必须具备感知物理场并及时调控的才略。

激光缓助键合（LAB）装备： 这是一个颠覆性的例子。传统的烤箱（回流焊）是举座加热，热应力宽敞。LAB 装备应用激光，只在毫秒级时候内加热芯片的伙同点。

协同价值：它极其精确地截止了热场的漫步，从而将力场（翘曲）降到了最低，同期保证了电场（伙同可靠性）。这即是用装备的‘精确’来化解物理场的‘冲突’。

原子级量测征战：咱们还需要能看见‘无形之力’的眼睛。比如新式的 X-Ray 或声学显微镜，它们不单是看结构，还能通过晶格畸变来测量里面的残余应力。这就好比给装备装上了‘触觉’，让咱们在制造经过中就能把控可靠性。”

是以，回想来说：

多物理场协同推敲，不单是是推敲师在电脑前跑仿真。

它是工艺上追求原子级会通以扬弃界面，材料上追求参数定制以均衡矛盾，装备上追求精确控温以独霸应力。

唯独将这种‘系统工程’的理念联结到制造的每一个环节，咱们技艺造出既快（高性能）又稳（高可靠）的畴昔芯片。

问：共享个具体应用，海外头部芯片公司齐有涉足（不管合作如故收购），试图将最新一代芯片与东说念主行机器东说念主会通。东说念主行机器东说念主需要怎么的AI芯片？能否兴隆机器东说念主对多样场景的责任？

答：这个话题2025年在CCTV2《中国经济大讲堂》中曾作念了比拟系统的探讨和交流，那时的主题是“东说念主形机器东说念主：解锁高难动作的进阶路”。这里简单来说波及到几个问题。

第一： “大脑”与“小脑”的精密合营

东说念主形机器东说念主的大小脑截止系统，是终局东说念主工智能时期的中枢组件。“大脑”郑重环境感知与决策，整合来自触觉传感器、录像头、激光雷达等征战的信号；“小脑”则专注于通顺传感，截止动作生成，主要依赖力传感器与惯性传感器的数据反应，比如黑芝麻、地平线等公司有关连业务。与东说念主类无极的截止机制不同，机器东说念主通过量化传感数据并连续反应，将复杂任务拆解为多个环节，借助机器学习一一完成。

东说念主形机器东说念主大脑模拟东说念主类的想考推理、交互疏导、任务领路与编排以及挂牵才略，其中枢时期依托高算力、高带宽的东说念主工智能芯片（AI芯片）与多模态大模子。关联词，研发AI芯单方靠近双重挑战：一方面需追求高AI算力，另一方面要保证高内存带宽。先进的芯片制程工艺虽能普及性能，但高密度推敲导致功耗剧增；同期，多内存截止器的布局会占用大宗芯单方面积，难以终局合理设置。

第二: 传感的微型化、功能集成化

东说念主形机器东说念主的传感器是终局类东说念主感知与精确交互的中枢基础，正朝着多模态会通、高集成化、低功耗、仿生智能的标的演进。主要达到低功耗与高能效（如事件驱动传感、感算一体架构）、仿生感知（如聪敏手）、高度集成、低成本等。

{jz:field.toptypename/}

以聪敏手为例，东说念主形机器东说念主的聪敏手是其关键时期之一。业界常言“制造东说念主形机器东说念主，半数难度在聪敏手”。东说念主类手掌能凭借27块骨骼、50余块肌肉及100多个关节的协同，完成从捏取拈花针到搬运雪柜的极点操作。

另外，东说念主形机器东说念主要终局类东说念主化通顺，不仅需要聪敏的双手完成致密无比操作，更依赖“仿生脚掌”终局领会行走。关联词，均衡截止一直是全球东说念主形机器东说念主研发的中枢贫穷，失衡、打滑、颠仆等现象频发。东说念主类行交运，足底神经能及时感知大地硬度、坡度及微弱变化并反应给大脑；对机器东说念主而言，由力传感器组成的“脚底神经”感知汇聚，恰是终局动态均衡与环境交互的关键。

问：半导体封装是伙同芯片与外界电路并保护芯片的关键环节，波及多学科学问，面对下一代先进封装时期所需要的中枢工艺和材料，微电子学院/集成电路学院该如何耕作更优质高效的年青工程师，来终局与国度需求、企业痛点的紧密结合？

答：半导体封装是典型的交叉领域，在东说念主才培养方面，最初是加强基础教授。我一直提议大一驱动上分子能源学，大二学习量子力学，大学四年就大约较好地掌合手多场多物理建模表面和方法。这对后续的科研和责任齐会有很大匡助。

另一方面，教授应该与产业紧密结合，这对于半导体及封装领域是更为进攻的。是以咱们提议在东说念主才培养阶段与行业领军企业密切合作，这么培养的东说念主才技艺够既有大的产业视线，又有深切的科学想考。

问：您曾讲科研像尽力于赛，我方跑好一棒，畴昔需更多年青东说念主参与，赐与咱们现代年青在任工程师和在读工程博士、硕士一段荧惑的话！

答：年青东说念主是行业的畴昔，然而年青东说念主也应该要勇于挑重任，走难走的路，攀难攀的山，经过了摇风暴雨的磨真金不怕火，成长才会更健康、更全面也更快。

—— 芯榜 ——

芯榜缔造于 2015 年，是半导体垂直领域的产业媒体与数字化职业平台。全网遮蔽超 100 万垂直行业用户，中枢提供专科榜单发布、原创访谈、产业论述、峰会行径及连络计议等职业。已合作近千家半导体生态企业，联动多家基金公司与产业媒体，助力硬科技产业发展。