Beyond Copper: Hvernig hár varmaleiðni demantur gerir hraðari og áreiðanlegri hálfleiðarakælingu

Hreint kopar hefur verið notað sem undirlag fyrir hálfleiðara hitaleiðni í nokkra áratugi, með hitaleiðni upp á um það bil 400 W/m·K. Á núverandi tímum þar sem AI GPUs fara yfir 1000W og SiC/GaN krafteiningar eru með hitaflæðisþéttleika yfir 1000 W/cm², hefur eðlisfræðilegum mörkum kopars verið náð: ekki er hægt að dreifa heitum reitum hratt út, hitastig flísanna hækkar, kveikir á tíðniminnkun og 10 gráðu hækkun á hitastigi leiðir til 50% lækkunar á hitastigi. Pakkinn skekkist einnig og losnar vegna misræmis í CTE (16,7 ppm/gráðu) við sílikon (2,6)/SiC.
Tilbúinn demantur með mikilli hitaleiðni(fjölkristallaður CVD 1500–2000 W/m·K, einkristal IIa 2200–2400 W/m·K) er 5–5,5 sinnum meiri en kopar, með CTE aðeins 1–2 ppm/gráðu, sem nær nánast engu hitauppstreymi við flöguna; það er einnig rafmagns einangrunarefni, sem gerir kleift að festa beina plötur beint og þolir 1200 gráður og þéttleika upp á 3,5 g/cm³ (kopar 9). CVD demantshitavaskurinn dregur úr hitastigi GPU tengisins um 15–25 gráður og losar um 10–22% af tölvuafli; demantur-koparsamsetningin (Diamond/Cu, 40–60% rúmmálshlutfall) nær 600–1000 W/m·K, jafnvægi kostnaðar og framleiðslugetu, og hefur orðið aðal framleiðsluafl gervigreindarþjóna og bifreiða-SiC invertara.

Innkaupaákvörðun: Þetta snýst ekki um "hvort á að skipta um eða ekki", heldur "hvernig á að stilla".
Flaggskip HPC/RF GaN: Einkristal/margkristallar/margkristallar CVD demantshitavaskur + Ti/Pt/Au málmvinnsla, nálægt-hitaleiðni í mótum;
Almenn gervigreind netþjónar/bíla-flokkaafl: Diamond/Cu samsett undirlag, CTE stillt til að passa við SiC;
Tómarúmhólf og burðarefni: Volfram kopar, mólýbden kopar fyrir rafrænar umbúðir, títan álfelgur fyrir oblátahaldara og íhlutir í tómarúmofni.
Gallarnir við dreifð innkaup eru nokkuð augljósir: Aflhálfleiðaraverksmiðja keypti sérstaklega CVD demant, wolfram kopar undirlag og TC4 burðarefni. Fæðingaráætlanir þeirra þriggja voru með 2 vikna millibili. Málmunin á demantsyfirborðinu uppfyllti ekki staðlana, sem leiddi til tóma í AuSn lóðun, og allur lotan var eytt. Önnur verksmiðja keypti hreinan kopar IHS og útvistaði demantasamsetningu. Hitaviðnám viðmótsins fór yfir staðalinn og flögurnar upplifðu enn tíðniminnkun.