Алмазан дулааны менежмент: Хиймэл оюун ухааны чипийн дулааны асуудлыг шийдвэрлэх түлхүүр

Хиймэл оюун ухааны тооцооллын далд саад тотгор

2026 онд хиймэл оюун ухааны тооцоолол зөвхөн боловсруулах хүчээр хязгаарлагдахаа болино. Жинхэнэ саад бэрхшээл нь дулаан тархалт.

Орчин үеийн өндөр хүчин чадалтай GPU-ууд нь давж гарах боломжтой Чип тутамд 2000Вт, харин дулааны урсгалын нягтрал нь 1000 Вт/см²Энэ түвшинд зэсийн дулаан шингээгч, хөнгөн цагаан хийц, шингэн хөргөлт зэрэг уламжлалт хөргөлтийн шийдлүүд физик хязгаартаа ойртож байна.

Үүний үр дүнд дулааны менежмент нь дараагийн үеийн хиймэл оюун ухааны техник хангамжийн хамгийн чухал сорилтуудын нэг болсон.

Энэ нь салбарын шинэлэг материалд хүчтэй сонирхол татаж байна: алмаз.

Яагаад Даймонд гэж?

Алмаз бол зөвхөн хамгийн хатуу материал төдийгүй байгаль дээрх хамгийн сайн дулаан дамжуулагчийн нэг юм.

Түүний дулаан дамжуулалт хүрдэг 2000–2600 Вт/(м·К):

• зэсээс ~5 дахин өндөр
• хөнгөн цагаанаас ~10 дахин өндөр
• цахиураас ~13 дахин өндөр

Алмаз дахь дулааныг голчлон дамжуулдаг фононууд (торны чичиргээ), түүний хүчтэй sp³ ковалент бүтцээр идэвхжүүлэгдсэн.

Өндөр дулаан дамжуулалтаас гадна алмаз нь гурван гол давуу талыг санал болгодог.

• Дулааны тэлэлт багатай→ Si, SiC, болон GaN-тэй нийцтэй
• Цахилгаан тусгаарлагч→ дохионы хөндлөнгийн оролцооноос зайлсхийдэг
• Өндөр тогтвортой байдал→ онцгой нөхцөлд найдвартай

Энэхүү хослол нь алмазыг хагас дамжуулагчийн дулааны менежментийн дэвшилтэт хувилбарт тохиромжтой болгодог.

Дулааны менежмент яагаад чухал вэ

Дулааны гүйцэтгэл нь чипийн найдвартай байдалд шууд нөлөөлдөг.

Салбарын мэдээлэл дараахыг харуулж байна:

• Бүгд 1°C-ийн өсөлтнайдвартай байдлыг ойролцоогоор бууруулж болно 5% 
• Дээр дурдсанчлан өндөр эрсдэлтэй 70–80°C
• Дээш Электроникийн эвдрэлийн 50% ньхэт халалттай холбоотой

Олон тохиолдолд хөргөлтийн үр ашгийг сайжруулах нь тооцоолох хүчин чадлыг нэмэгдүүлэхээс илүү чухал юм.

Тийм ч учраас алмазан дулааны шийдлүүдийг аль хэдийн ашиглаж байна сансар судлал, батлан ​​​​хамгаалах болон хиймэл дагуулын системүүд, найдвартай байдал чухал ач холбогдолтой.

Алмазан дулааны гурван үндсэн технологи

1. Алмазан/Зэсийн нийлмэл материал (олон нийтийн үйлдвэрлэлийн үе шат)

Энэ нь одоогоор хамгийн арилжааны шийдэл юм.

Алмазан хэсгүүдийг зэс эсвэл хөнгөн цагаанд шингээж, өндөр хүчин чадалтай нийлмэл материал үүсгэдэг.

Гүйцэтгэл:

• Дулаан дамжуулалт: 500–1000 Вт/(м·К)

Хэрэглээ:

• Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цахилгаан модулиуд
• Серверийн цахилгаан системүүд
• Өндөр хүчин чадалтай LED гэрэл

Энэ зам нь өртөг болон гүйцэтгэлийн тэнцвэртэй байдлаасаа шалтгаалан томоохон хэмжээний үйлдвэрлэлийн эхэн үеийн хэрэглээнд тэргүүлж байна.

2.CVD Алмазан дулаан тараагч (Өндөр зэрэглэлийн хиймэл оюун ухааны шийдэл)

CVD (Химийн уурын тунадасжилт) алмаз нь хамгийн өндөр дулааны гүйцэтгэлийг хангадаг.

Гүйцэтгэл:

• Хүртэл 2200 Вт/(м·К)(дан талст алмаз)

Гол онцлогууд:

• Хэт өндөр цэвэршилттэй
• Дулаан тархах чадвар маш сайн
• Дэвшилтэт хагас дамжуулагч сав баглаа боодолтой нийцдэг

Хэрэглээ:

• Хиймэл оюун ухаант график процессорууд болон HPC чипүүд
• RF болон GaN төхөөрөмжүүд
• Дэвшилтэт хагас дамжуулагч сав баглаа боодол

2026 онд, 8 инчийн CVD алмазан дулаан тараагч үйлдвэрлэлийн шугамуудаж үйлдвэрийн хэмжээний үйлдвэрлэлд нэвтэрсэн нь арилжааны гол үйл явдлыг тэмдэглэж байна.

3. Чип түвшний алмазан интеграцчлал (Ирээдүйн чиглэл)

Урт хугацааны зорилго бол алмазыг ургалт эсвэл холбох техникээр дамжуулан чипстэй шууд нэгтгэх явдал юм.

Энэ нь дулааны интерфэйсийн эсэргүүцлийг арилгаж, чипийн цөмөөс шууд дулааныг гаргаж авах боломжийг олгоно.

Гэсэн хэдий ч сорилтууд хэвээр байна:

• Цахиур болон GaN-тэй материалын зөрүү
• Нарийн төвөгтэй үйлдвэрлэлийн процессууд
• Үйлдвэрлэлийн өндөр өртөг

Гэсэн хэдий ч эрт үеийн судалгаагаар аль хэдийн харуулсан 20°C-аас дээш температурын бууралтхүчтэй боломжийг нотолж байна.

Өргөтгөх програмууд

Хиймэл оюун ухаан болон өгөгдлийн төвүүд

Хиймэл оюун ухаант чипүүд хэт их дулааны ачааллыг үүсгэдэг. Алмазан дулааны материалууд нь ажиллагааны температурыг мэдэгдэхүйц бууруулж, системийн тогтвортой байдлыг сайжруулж чаддаг.

Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл

Цахилгаан тээврийн хэрэгслийн цахилгаан модулиуд (SiC болон IGBT) нь үр ашигтай дулаан ялгаруулахыг шаарддаг. Алмазан композитуудыг инвертер системд улам бүр туршиж байна.

5G болон RF төхөөрөмжүүд

Суурь станцууд дахь өндөр хүчин чадалтай GaN бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь дулааны хяналтыг сайжруулахын тулд алмазан суурьтай байдаг.

Агаарын тээвэр ба хиймэл дагуулууд

Алмаз нь хэт туйлын нөхцөлд харьцуулшгүй найдвартай байдлынхаа ачаар сансрын системд аль хэдийн ашиглагдаж байна.

Бэрхшээлүүд ба зардлын саад бэрхшээлүүд

Хүчтэй гүйцэтгэлийн давуу талуудтай хэдий ч алмазан дулааны технологи нь дараах бэрхшээлтэй тулгарсаар байна:

• Өндөр өртөгтэй(одоогоор 10–20x зэсийн уусмал)
• Нарийн төвөгтэй боловсруулалт(лазер зүсэлт болон бичил боловсруулалт шаардлагатай)
• Масштабын хүндрэлтом талбайд дүрэмт хувцас үйлдвэрлэх зориулалттай

Гэсэн хэдий ч дараах шалтгааны улмаас зардал буурч байна:

• Зүрх судасны тоног төхөөрөмжийн байршил
• Тунадасны үр ашгийг сайжруулсан
• Үйлдвэрлэлийн цар хүрээг нэмэгдүүлэх
• Хиймэл оюун ухаанаар оновчтой болгосон процессын хяналт