人造钻石怎么用在AI散热？中国产能全球领先 - 青海羌韵绣艺手工艺品开发有限公司

现在单颗GPU的功耗已经进入了千瓦时这个级别, 传统的散热方式已经接触到了物理极限这一点。金刚石的导热率是铜的五倍多这一点也是事实。但是因为良品率不足一半的这个原因, 所以金刚石至今还无法实现量产。

01.从磨料到散热片的身份跃迁

在1963年的时候, 中国第一颗人造金刚石是在河南这个地方诞生的, 最初的目标是非常朴素的, 目的就是为了去解决工业磨料和切削工具被卡脖子的问题, 现在已经是六十年后了, 同一种材料是要去跨界地解决芯片散热的。

磨料这个东西, 属于消耗品, 其背后的商业逻辑体现为数量大、价格低以及需要循环着去采购；热沉片不一样, 它属于功能部件, 认定周期的时间很长, 一旦确定了定点合作的关系, 就会形成深度绑定的状态, 因此企业想要从单纯售卖材料的模式转向售卖功能的模式, 就必须对整条的能力链条进行重构。

HPHT法的生长周期通常要花上几天到两周的时间, 它的能耗是比较少的, 所以在大小为一到五克拉的磨料级产品并且是中小颗粒的这种培育钻石上面是有着比较明显的优势, 得益于这样的技术, 河南现在已经凭借这一点长出了在全球范围都非常完整的超硬材料产业链。

CVD法生长速率仅每小时几微米, 单晶周期约三四周。但是其纯净度极高, 适合五克拉以上大颗粒及芯片散热热沉片。它走的是完全不同的技术路径。

金刚石的热导率很高。它达到了常温下的数值。这个数值是铜材料的五倍。这个数值也是铝材料的十倍。它的理论上限超过每米开尔文2000瓦。并且它是一个绝缘体。把它贴在芯片上。它不会产生漏电的问题。它也不会对高频信号造成干扰。

随着人工智能方面的需求从超大型云计算供应商扩展到多样的客户, 全球的算力开始非常迅速地进行增长, 铜基散热以及老式的通风冷却在热量分布以及温度管控上面已经接近自然规则能给的极限。

单晶金刚石的热导率是最高的, 但是在两英寸以上它没法稳定量产；多晶金刚石的热导率在1000瓦每米开至2200瓦每米开之间,它解决了大尺寸制备的难题龙南市就业服务平台, 这是当前比较现实的产业化路径。

金刚石-铜复合材料是把金刚石微粉以及铜和铝这两种基材复合在一块儿。这样做可以大幅度降低成本, 同时也能够兼容现有的封装技术。它产业化的速度是最快的, 业内人员把它看作是过渡性的方案, 而不是作为终极的替代产品。

目前半导体级热沉片这一行业, 其良品率还不足百分之五十。这主要是因为在进行MPCVD生长的时候, 温度会达到七八百度高的高温状态。而单晶硅在做基体的时候, 在冷却的过程中特别容易出现变形的情况紧接着就会导致金刚石膜出现碎裂的问题最终可能还会造成整批产品报废。

高端的MPCVD设备, 它部分核心部件仍然依赖进口, 下游芯片客户的认证周期是比较长的, 产业链成熟度还没有跟上资本和舆论所形成的热度。

设备需要进行调试工作, 工艺窗口的范围需要逐渐缩小, 客户的认证流程必须要一遍又一遍地进行, 在业内普遍存在的共同认识是金刚石散热要实现大规模的应用还需要花费三到五年的时间, 这一结论背后的根本原因就是材料产业发展自身的固有节奏。

中国的优势, 并不在于某一项孤立存在的技术。这个优势, 体现在拥有全球最为完整的超硬材料产业链。同时也体现在拥有最大的应用场景。河南方面六十余年的历史积累为这场长跑奠定了坚实基础。

要是说金刚石热沉片在下一年度能够实现大规模的产品交付, 那么大家最为期望的, 是这一产品首先会应用到哪一种具体的芯片上面呢? 请大家可以在评论的区域之中进行讨论一下, 通过点赞和分享的方式, 帮助更多内容被更多的人所看到。