芯耀
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现代芯片正朝着集成化和小型化方向快速发展，第三代半导体材料（如碳化硅、氮化镓）虽具备高击穿电场、高热导率等优异性能，却面临极高的功率密度和散热难题。传统铝合金、铜合金等金属散热材料已难以满足需求，而金刚石因其超高热导率（约2000 W/m·K）和低密度，成为理想的热沉材料。将金刚石与微通道液体冷却技术结合，能大幅提升散热效率，实现热传输系数高达10000–25000 W/(m²·K)。
然而，金刚石硬度极高，传统机械加工难以实现微结构精密成形。激光加工因非接触、无应力、无刀具磨损等优势，成为首选方法。但以往研究多采用纳秒激光，制备的微通道深度通常较浅（<200 µm），石墨化严重，侧壁锥度大，难以满足高深宽比、高精度要求。
近期，来自哈尔滨工业大学的李俐群研究团队在《Journal of Laser Applications》发表题为《Direct preparation of diamond heat dissipation microchannel assemblies by picosecond laser》的研究论文，系统探索了利用皮秒激光直接加工金刚石微通道散热结构的工艺方法，实现了从微结构加工到完整器件集成的重要进展。
研究采用红外皮秒激光对多晶金刚石开展微加工研究，系统探究单脉冲能量、扫描速度、重复频率等工艺参数对金刚石石墨化程度、微通道尺寸与侧壁锥度的调控规律，通过参数优化抑制石墨化，成功制备出深 800μm、宽 200μm、深宽比 4:1、侧壁锥度 0.9°的高性能微通道；采用交叉扫描策略（20μm 扫描间距）获得底面粗糙度Sa 1.13μm的集水槽，最终完成包含通孔、微通道阵列、集水槽的完整金刚石散热微通道组件制备，系统解决了皮秒激光加工金刚石微通道中的石墨化控制、侧壁锥度抑制、底面粗糙度优化等关键工艺问题，实现了深宽比4:1、侧壁锥度小于1°的高质量微通道加工，为金刚石在高功率芯片嵌入式液冷散热中的应用提供了可行的制造路径。
该成果不仅验证了皮秒激光在金刚石精密微加工中的独特优势，还为高功率电子器件（如新能源汽车、5G基站、光伏逆变器）提供了一种高效、一体化的散热组件制备路径。未来，通过进一步优化激光参数和扫描策略，有望实现更大尺寸、更复杂结构的金刚石热沉批量制造，助力第三代半导体产业突破热管理瓶颈
图文导读图1 实验系统的示意图。
图2 典型热微通道组件示意图。
图3 激光与金刚石相互作用示意图。
图4 具有（a）和（b）不同处理层和扫描间距的微通道的横截面形态，以及（c）和（d）它们的尺寸统计，以及（e）优化的微通道。
图5 不同扫描策略和扫描间距下底面的三维形态。
图6 微通道散热组件整体形态示意图（a）；通孔（b）、微通道阵列（c）和沟槽（d2）的光学显微镜图像；沟槽的三维形态（d1）。
