Kusamalira Kutentha kwa Diamondi: Chinsinsi Chothetsera Mavuto a Kutentha kwa AI Chip

Vuto Lobisika mu AI Computing

Mu 2026, kugwiritsa ntchito kompyuta ya AI sikungolekeredwe ndi mphamvu yokonza yokha. Vuto lenileni ndi kutayira kutentha.

Ma GPU amakono ogwira ntchito bwino amatha kupitirira 2000W pa chip iliyonse, pamene kuchuluka kwa kutentha kumafika pamwamba 1000 W/cm²Pa mulingo uwu, njira zoziziritsira zachikhalidwe monga zoziziritsira kutentha zamkuwa, zomangira aluminiyamu, ndi kuziziritsa kwamadzimadzi zikuyandikira malire ake enieni.

Zotsatira zake, kasamalidwe ka kutentha kwakhala chimodzi mwazovuta kwambiri pa zida za AI za m'badwo wotsatira.

Izi zikulimbikitsa chidwi chachikulu cha makampani pa zinthu zatsopano: diamondi.

Chifukwa chiyani Daimondi?

Daimondi si chinthu chodziwika bwino kwambiri, komanso ndi chimodzi mwa zinthu zabwino kwambiri zoyendetsera kutentha m'chilengedwe.

Kutentha kwake kumafika 2000–2600 W/(m·K):

• ~5× kuposa mkuwa
• ~ 10 × pamwamba kuposa aluminiyamu
• ~13× kuposa silicon

Kutentha kwa diamondi kumasamutsidwa makamaka kudzera mu ma phononi (kugwedezeka kwa lattice), yothandizidwa ndi kapangidwe kake kolimba ka sp³ covalent.

Kuwonjezera pa kutentha kwambiri, diamondi imaperekanso zabwino zitatu zazikulu:

• Kuwonjezeka kwa kutentha kochepa→ imagwirizana ndi Si, SiC, ndi GaN
• Kuteteza magetsi→ imapewa kusokoneza zizindikiro
• Kukhazikika kwakukulu→ wodalirika pamikhalidwe yovuta kwambiri

Kuphatikiza kumeneku kumapangitsa kuti diamondi ikhale yoyenera kwambiri pakuwongolera kutentha kwa semiconductor yapamwamba.

Chifukwa Chake Kusamalira Kutentha N'kofunika

Kugwira ntchito kwa kutentha kumakhudza mwachindunji kudalirika kwa chip.

Deta yamakampani ikuwonetsa:

• Chilichonse Kuwonjezeka kwa 1°Czingachepetse kudalirika pafupifupi 5% 
• Chiwopsezo chachikulu cha kulephera chimachitika pamwambapa 70–80°C
• Yatha 50% ya kulephera kwamagetsizimagwirizana ndi kutentha kwambiri

Nthawi zambiri, kukonza bwino kuziziritsa ndikofunikira kwambiri kuposa kuwonjezera mphamvu ya kompyuta yokha.

Ichi ndichifukwa chake njira zotenthetsera za diamondi zimagwiritsidwa ntchito kale mu makina a ndege, chitetezo, ndi ma satellite, komwe kudalirika n'kofunika kwambiri.

Maukadaulo Atatu Aakulu a Daimondi Otentha

1. Zosakaniza za Daimondi/Mkuwa (Gawo Lopanga Zambiri)

Iyi ndi njira yogulitsira kwambiri pakadali pano.

Tinthu ta diamondi timayikidwa mu mkuwa kapena aluminiyamu kuti tipange zinthu zophatikizika bwino kwambiri.

Magwiridwe antchito:

• Kutentha kwa ma conductivity: 500–1000 W/(m·K)

Mapulogalamu:

• Ma module amphamvu a EV
• Machitidwe amphamvu a seva
• Ma LED amphamvu kwambiri

Njira iyi ikutsogola kuyambitsidwa kwa mafakitale akuluakulu koyambirira chifukwa cha kuchuluka kwa ndalama ndi magwiridwe antchito ake.

2. Zofalitsa za CVD Diamond Heat (Yankho la AI Yapamwamba)

Daimondi ya CVD (Chemical Vapor Deposition) imapereka mphamvu yapamwamba kwambiri yotenthetsera.

Magwiridwe antchito:

• Kufikira 2200 W/(m·K)(diamondi ya kristalo imodzi)

Zinthu zofunika:

• Kuyera kwambiri
• Kutha kufalitsa kutentha bwino kwambiri
• Imagwirizana ndi ma phukusi apamwamba a semiconductor

Mapulogalamu:

• Ma GPU a AI ndi ma chip a HPC
• Zipangizo za RF ndi GaN
• Ma phukusi apamwamba a semiconductor

Mu 2026, Mizere yopanga chotenthetsera kutentha cha diamondi cha mainchesi 8 cha CVDinalowa mu mafakitale opanga zinthu, zomwe zinapangitsa kuti malonda akhale ofunika kwambiri.

3. Kuphatikiza kwa Diamondi pa Chip-Level (Chitsogozo cha Tsogolo)

Cholinga cha nthawi yayitali ndikuphatikiza diamondi mwachindunji mu tchipisi kudzera mu njira zokulira kapena zomangira.

Izi zithandiza kuti kutentha kusamayende bwino komanso kuti kutentha kutuluke mwachindunji kuchokera pakati pa chip.

Komabe, mavuto akadalipo:

• Kusagwirizana kwa zinthu ndi silicon ndi GaN
• Njira zovuta zopangira
• Mtengo wokwera wopanga

Ngakhale izi zili choncho, kafukufuku woyambirira wasonyeza kale kuchepetsa kutentha kwa madigiri 20 Celsius, kutsimikizira kuthekera kwamphamvu.

Kukulitsa Mapulogalamu

Malo Othandizira Anzeru ndi Deta

Ma chips a AI amapanga kutentha kwambiri. Zipangizo zotenthetsera za diamondi zimatha kuchepetsa kutentha kogwirira ntchito ndikuwonjezera kukhazikika kwa makina.

Magalimoto Amagetsi

Ma module amphamvu (SiC ndi IGBT) mu ma EV amafunika kuyeretsa bwino kutentha. Ma diamondi composites akuyesedwa kwambiri mu makina a inverter.

Zipangizo za 5G ndi RF

Zigawo za GaN zamphamvu kwambiri m'malo oyambira zimapindula ndi zinthu za diamondi kuti ziwongolere kutentha.

Ndege ndi Ma Satelayiti

Daimondi imagwiritsidwa ntchito kale mumlengalenga chifukwa cha kudalirika kwake kosayerekezeka m'mikhalidwe yovuta kwambiri.

Mavuto ndi Zopinga za Mtengo

Ngakhale kuti pali ubwino waukulu pakugwira ntchito, ukadaulo wa kutentha kwa diamondi ukukumana ndi mavuto:

• Mtengo wokwera(pakali pano pali mayankho a mkuwa a 10–20×)
• Kukonza zovuta(kudula ndi laser ndi micromachining kumafunika)
• Kuvuta kwa kukulakupanga yunifolomu m'dera lalikulu

Komabe, ndalama zikuchepa chifukwa cha:

• Kupezeka kwa zida za CVD
• Kuwongolera bwino kwa kuyika
• Kuchulukitsa kuchuluka kwa kupanga
• Kuwongolera njira zowongolera bwino za AI