Синтетический алмаз может стать ключевым материалом для охлаждения ИИ‑чипов

Рост мощности процессоров для искусственного интеллекта обостряет проблему отвода тепла. У высокопроизводительных чипов показатель thermal design power уже превышает 1,000 W. У некоторых устройств на базе полупроводников третьего поколения плотность теплового потока поднимается выше 500 W на квадратный сантиметр. Если охлаждение работает недостаточно эффективно, каждые дополнительные 10 градусов Цельсия уменьшают производительность чипа на 3-5 процентов и вдвое сокращают срок его службы. В отрасли это известно как «10‑degree rule», пишет Pandaily.

Одним из материалов, на который сейчас обращают внимание инженеры, стал синтетический алмаз. Его теплопроводность достигает 2,000-2,200 W/(m-K). Это примерно в пять раз больше, чем у меди, и примерно в восемь раз больше, чем у алюминия. В лабораториях микроканальные радиаторы из алмаза показывали способность рассеивать тепло до 10,000 W на квадратный сантиметр. NVIDIA уже применяет композит из алмаза и карбида кремния в GPU H200, благодаря чему пиковая производительность выросла на 40 процентов без thermal throttling. AMD, в свою очередь, представила AI‑сервер MI350X с системами охлаждения на основе алмаза.

У этого материала есть несколько свойств, которые делают его удобным для охлаждения микросхем. Коэффициент теплового расширения близок к кремнию, поэтому при нагреве снижается риск деформаций. Алмаз при этом является электрическим изолятором, что позволяет напрямую контактировать с поверхностью чипа без короткого замыкания. Химическая инертность помогает сохранять стабильность работы даже в экстремальных условиях. Китай, где производится 95 процентов синтетических алмазов в мире и более 90 процентов промышленного объёма, рассматривается как ключевой поставщик для отрасли. В 2025 году совокупная стоимость выпуска этой индустрии превысила RMB 17 миллиардов. Исследователи из Jilin University и Sun Yat-sen University также сообщили о синтезе гексагонального алмаза. Он на 40 процентов твёрже кубического и сохраняет термическую стабильность при температуре выше 1,100 градусов Цельсия.