12英寸金刚石新突破！
金刚石热导率最高、绝缘、化学稳定，被公认为下一代芯片散热的战略材料。但它长期卡在三个字上：小、贵、慢。
近日，北京大学东莞光电研究院联合北京大学物理学院等单位，在 National Science Review 发表题为"Scalable Fabrication of 12-inch Polycrystalline Diamond Membranes"的研究，把一条能连续运转的12英寸多晶金刚石膜产线做了出来。这是目前公开报道中面积最大的金刚石膜。
图1. 12英寸多晶金刚石膜的可规模化制备与表征。（a）工艺流程：12英寸硅衬底准备、MPCVD生长、激光切边、膜层剥离、衬底复用；（b）自支撑12英寸多晶金刚石膜实物，旁置2024年报道的2英寸样品作参照；（c）拉曼面扫，金刚石一级光学声子峰位于1333 cm⁻¹附近，平均半高宽约5.9 cm⁻¹；（d）热导率、晶粒尺寸与拉曼半高宽的厚度依赖关系，约30 μm时热导率接近饱和，约1700 W m⁻¹ K⁻¹。
关键不在“长得多大”，而在“能不能重复”
研究把力气花在了流程上。
12英寸硅片做生长衬底，种晶后进入优化过的MPCVD工艺。沉积完成，用激光在晶圆边缘切出一道约20 μm的环形槽，把金刚石/硅界面露出来，边缘损耗控制在1 mm以内。
这一刀很关键。它定义了可控的分层边界，又保住了12英寸的圆形晶圆几何——后者是它能被现有半导体搬运系统接住的前提。
真正完成“分离”的，是一台自动剥离设备。辊轮转动与晶圆平移保持同步，剥离力均匀铺开，整个循环约10 s结束：膜完整取下，硅衬底留着继续用。
2024年，同一条路线的手工版本只做到2英寸，相关工作后来入选2025年度"中国科学十大进展"。这次面积扩大了36倍，但更实质的变化是，人为因素被从工艺里拿掉了。
12英寸上，性能是不是均匀的？
大面积金刚石最怕“中间好、边上差”。
研究在整张膜上取4×4共16个区域做拉曼：一级光学声子峰稳定在1333 cm⁻¹附近，半高宽平均约5.9 cm⁻¹。位于1450–1550 cm⁻¹的sp²杂化信号弱而弥散，说明膜内杂质含量低。
XRD给出金刚石（111）衍射峰43.82°±0.01°，空间色散可以忽略；埋入界面的AFM显示表面平整无特征，Ra平均0.853 nm（1 μm²）、1.353 nm（100 μm²）。
一句话：整张12英寸膜，晶体质量和应力分布处在同一水平。
30微米：性能、成本、工期的交点
团队做了0.25 μm到50 μm的厚度系列，观察垂直膜面方向的热导率如何随厚度变化。
规律很清楚：膜越厚，晶粒长得越大，晶界声子散射越少，热导率随之上升；但上升到一定程度就饱和了。
约30 μm时，热导率达到约1700 W m⁻¹ K⁻¹并接近饱和。继续加厚，性能增益有限，生长时间和成本却在往上走。研究因此把30 μm标为兼顾散热、可制造性与经济性的实用窗口。
从“长得出”到“供得上”
自支撑金刚石膜的耗材成本，大头在硅衬底。剥离之后，边缘略有裁切的硅片可以直接回到MPCVD做下一轮生长；加上不再需要大量研磨和抛光，整条路线成了闭环。论文还提到，薄而脆的膜在转移和集成时用保护载膜支撑——它因此能作为一颗材料件交付，而不是一件易碎的实验品。
用途上，最直接的是芯片背面热沉。再往深一层，是穿金刚石通孔的转接板，以及多层电子系统里的导热绝缘夹层。12英寸这个尺寸的意义也在这里：它对接的是现有半导体搬运、封装产线，而不是要求产线为它改造。论文还提到光学窗口、声学振膜与抗辐照涂层。
边界同样要说清楚。这是多晶金刚石，定位是散热材料，不是有源沟道——它解决的是“热”，不是“开关”；全线自动化、键合界面、器件级集成也都还要继续做。这条路线让金刚石散热材料从“特种部件”走向“可规模化的半导体基础设施”，有了一条现实路径。
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