ଡାଇମଣ୍ଡ ଥର୍ମାଲ୍ ପରିଚାଳନା: ଏଆଇ ଚିପ୍ ହିଟ୍ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜ ସମାଧାନର ଚାବିକାଠି
AI କମ୍ପ୍ୟୁଟିଂରେ ଲୁକ୍କାୟିତ ଅନ୍ତରାୟ
2026 ମସିହାରେ, AI କମ୍ପ୍ୟୁଟିଂ ଆଉ କେବଳ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ଶକ୍ତି ଦ୍ୱାରା ସୀମିତ ରହିବ ନାହିଁ। ପ୍ରକୃତ ପ୍ରତିବନ୍ଧକ ହେଉଛି ତାପ ଅପଚୟ।
ଆଧୁନିକ ଉଚ୍ଚ-କ୍ଷମତା ସମ୍ପନ୍ନ GPU ଗୁଡ଼ିକ ଅତିକ୍ରମ କରିପାରିବ ପ୍ରତି ଚିପ୍ ପାଇଁ 2000W, ଯେତେବେଳେ ତାପ ପ୍ରବାହ ଘନତା ଉପରେ ପହଞ୍ଚିଯାଏ ୧୦୦୦ ୱାଟ/ସେମି²। ଏହି ସ୍ତରରେ, ତମ୍ବା ହିଟ୍ ସିଙ୍କ୍, ଆଲୁମିନିୟମ୍ ଗଠନ ଏବଂ ତରଳ ଶୀତଳୀକରଣ ଭଳି ପାରମ୍ପରିକ ଶୀତଳୀକରଣ ସମାଧାନଗୁଡ଼ିକ ସେମାନଙ୍କର ଭୌତିକ ସୀମା ନିକଟରେ ପହଞ୍ଚି ପାରୁଛନ୍ତି।
ଫଳସ୍ୱରୂପ, ପରବର୍ତ୍ତୀ ପିଢ଼ିର AI ହାର୍ଡୱେୟାରରେ ତାପଜ ପରିଚାଳନା ସବୁଠାରୁ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜ ମଧ୍ୟରୁ ଗୋଟିଏ ହୋଇଗଲାଣି।
ଏହା ଏକ ଯୁଗାନ୍ତକାରୀ ସାମଗ୍ରୀ ପ୍ରତି ଶିଳ୍ପର ଦୃଢ଼ ଆଗ୍ରହକୁ ଆକର୍ଷିତ କରୁଛି: ହୀରା।
ଡାଇମଣ୍ଡ କାହିଁକି?
ହୀରା କେବଳ ସବୁଠାରୁ କଠିନ ଜଣାଶୁଣା ସାମଗ୍ରୀ ନୁହେଁ, ବରଂ ପ୍ରକୃତିର ସର୍ବୋତ୍ତମ ତାପଜ ପରିବାହୀ ମଧ୍ୟରୁ ଗୋଟିଏ।
ଏହାର ତାପଜ ପରିବାହିତା ପହଞ୍ଚିଥାଏ ୨୦୦୦–୨୬୦୦ ୱାଟ୍/(ମି·କେଲିଟ୍ରୋଲିଟର):
- ତମ୍ବା ଅପେକ୍ଷା ~5× ଅଧିକ
- ଆଲୁମିନିୟମ ଠାରୁ ~୧୦× ଅଧିକ
- ସିଲିକନ୍ ଅପେକ୍ଷା ~୧୩× ଅଧିକ
ହୀରାରେ ତାପ ମୁଖ୍ୟତଃ ମାଧ୍ୟମରେ ସ୍ଥାନାନ୍ତରିତ ହୁଏ ଫୋନନ୍ (ଜାଲି କମ୍ପନ), ଏହାର ଦୃଢ଼ sp³ ସହସଂଯୋଜକ ଗଠନ ଦ୍ୱାରା ସକ୍ଷମ।
ଉଚ୍ଚ ତାପଜ ପରିବାହିତା ସହିତ, ହୀରା ତିନୋଟି ପ୍ରମୁଖ ସୁବିଧା ମଧ୍ୟ ପ୍ରଦାନ କରେ:
- ନିମ୍ନ ତାପଜ ବିସ୍ତାର→ Si, SiC, ଏବଂ GaN ସହିତ ସୁସଙ୍ଗତ
- ବୈଦ୍ୟୁତିକ ଇନସୁଲେସନ→ ସିଗନାଲ ହସ୍ତକ୍ଷେପକୁ ଏଡାଏ
- ଉଚ୍ଚ ସ୍ଥିରତା→ ଅତ୍ୟନ୍ତ ପରିସ୍ଥିତିରେ ନିର୍ଭରଯୋଗ୍ୟ
ଏହି ମିଶ୍ରଣ ହୀରାକୁ ଉନ୍ନତ ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ତାପଜ ପରିଚାଳନା ପାଇଁ ଆଦର୍ଶ କରିଥାଏ।
କାହିଁକି ତାପ ପରିଚାଳନା ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ
ଥର୍ମାଲ୍ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ସିଧାସଳଖ ଚିପ୍ ନିର୍ଭରଯୋଗ୍ୟତାକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରେ।
ଶିଳ୍ପ ତଥ୍ୟ ଦର୍ଶାଉଛି:
- ପ୍ରତ୍ୟେକ ୧° ସେଲସିୟସ୍ ବୃଦ୍ଧିନିର୍ଭରଯୋଗ୍ୟତାକୁ ପ୍ରାୟ ହ୍ରାସ କରିପାରେ ୫%
- ଉପରେ ଉଚ୍ଚ ବିଫଳତା ବିପଦ ଦେଖାଯାଏ ୭୦–୮୦° ସେଲସିୟସ୍
- ଉପରେ ୫୦% ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ବିଫଳତାଅତ୍ୟଧିକ ଗରମ ହେବା ସହିତ ଜଡିତ
ଅନେକ କ୍ଷେତ୍ରରେ, କମ୍ପ୍ୟୁଟିଂ ଶକ୍ତି ବୃଦ୍ଧି କରିବା ଅପେକ୍ଷା ଶୀତଳୀକରଣ ଦକ୍ଷତା ଉନ୍ନତ କରିବା ଅଧିକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ।
ଏହି କାରଣରୁ ହୀରା ଥର୍ମାଲ୍ ସମାଧାନ ପୂର୍ବରୁ ବ୍ୟବହୃତ ହେଉଛି ମହାକାଶ, ପ୍ରତିରକ୍ଷା, ଏବଂ ଉପଗ୍ରହ ପ୍ରଣାଳୀ, ଯେଉଁଠାରେ ନିର୍ଭରଯୋଗ୍ୟତା ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ।
ତିନୋଟି ମୁଖ୍ୟ ଡାଇମଣ୍ଡ ଥର୍ମାଲ୍ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା
୧.ହୀରା/ତମ୍ବା ମିଶ୍ରଣ (ବହୁଳ ଉତ୍ପାଦନ ପର୍ଯ୍ୟାୟ)
ଏହା ବର୍ତ୍ତମାନ ସବୁଠାରୁ ବାଣିଜ୍ୟିକ ସମାଧାନ।
ହୀରା କଣିକାଗୁଡ଼ିକୁ ତମ୍ବା କିମ୍ବା ଆଲୁମିନିୟମରେ ସନ୍ନିହିତ କରି ଉଚ୍ଚ-କ୍ଷମତା ସମ୍ପନ୍ନ କମ୍ପୋଜିଟ୍ ତିଆରି କରାଯାଏ।
କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା:
- ତାପଜ ପରିବାହୀତା: ୫୦୦–୧୦୦୦ ୱାଟ୍/(ମି·କେଲିଟ୍ରୋଲିଟର)
ପ୍ରୟୋଗ:
- EV ପାୱାର ମଡ୍ୟୁଲ୍ସ
- ସର୍ଭର ପାୱାର୍ ସିଷ୍ଟମ୍
- ଉଚ୍ଚ-ଶକ୍ତିସମ୍ପନ୍ନ LEDs
ମୂଲ୍ୟ ଏବଂ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାର ସନ୍ତୁଳନ ଯୋଗୁଁ ଏହି ମାର୍ଗ ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ବୃହତ ଶିଳ୍ପ ଗ୍ରହଣକୁ ଆଗେଇ ନେଉଛି।
୨.ସିଭିଡି ଡାଇମଣ୍ଡ ହିଟ୍ ସ୍ପ୍ରେଡର୍ସ (ହାଇ-ଏଣ୍ଡ ଏଆଇ ସମାଧାନ)
CVD (ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଜମା) ହୀରା ସର୍ବାଧିକ ତାପଜ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ପ୍ରଦାନ କରେ।
କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା:
- ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ୨୨୦୦ ୱାଟ୍/(ମି·କେଲିଟ୍ରୋଲ)(ଏକକ-ସ୍ଫଟିକ ହୀରା)
ପ୍ରମୁଖ ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡିକ:
- ଅତ୍ୟଧିକ-ଉଚ୍ଚ ବିଶୁଦ୍ଧତା
- ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ତାପ ପ୍ରସାରଣ କ୍ଷମତା
- ଉନ୍ନତ ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ପ୍ୟାକେଜିଂ ସହିତ ସୁସଙ୍ଗତ
ପ୍ରୟୋଗ:
- AI GPU ଏବଂ HPC ଚିପ୍ସ
- RF ଏବଂ GaN ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକ
- ଉନ୍ନତ ସେମିକଣ୍ଡକ୍ଟର ପ୍ୟାକେଜିଂ
୨୦୨୬ ମସିହାରେ, 8-ଇଞ୍ଚ CVD ଡାଇମଣ୍ଡ ହିଟ୍ ସ୍ପ୍ରେଡର ଉତ୍ପାଦନ ଲାଇନଗୁଡ଼ିକଶିଳ୍ପ-ସ୍ତରର ଉତ୍ପାଦନରେ ପ୍ରବେଶ କରିଛି, ଏକ ପ୍ରମୁଖ ବାଣିଜ୍ୟୀକରଣ ମାଇଲଖୁଣ୍ଟ ଭାବରେ ଚିହ୍ନିତ କରିଛି।
୩.ଚିପ୍-ସ୍ତରୀୟ ଡାଇମଣ୍ଡ ଇଣ୍ଟିଗ୍ରେସନ୍ (ଭବିଷ୍ୟତର ଦିଗ)
ଦୀର୍ଘକାଳୀନ ଲକ୍ଷ୍ୟ ହେଉଛି ଅଭିବୃଦ୍ଧି କିମ୍ବା ବନ୍ଧନ କୌଶଳ ମାଧ୍ୟମରେ ହୀରାକୁ ସିଧାସଳଖ ଚିପ୍ସରେ ସଂଯୁକ୍ତ କରିବା।
ଏହା ଥର୍ମାଲ୍ ଇଣ୍ଟରଫେସ୍ ପ୍ରତିରୋଧକୁ ଦୂର କରିବ ଏବଂ ଚିପ୍ କୋରରୁ ସିଧାସଳଖ ତାପ ନିଷ୍କାସନକୁ ସକ୍ଷମ କରିବ।
ତଥାପି, ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜଗୁଡ଼ିକ ରହିଛି:
- ସିଲିକନ୍ ଏବଂ GaN ସହିତ ସାମଗ୍ରୀ ମେଳ ଖାଉନାହିଁ
- ଜଟିଳ ନିର୍ମାଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା
- ଉଚ୍ଚ ଉତ୍ପାଦନ ମୂଲ୍ୟ
ଏହା ସତ୍ତ୍ୱେ, ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ଗବେଷଣା ପୂର୍ବରୁ ଦେଖାଇସାରିଛି 20°C ରୁ ଅଧିକ ତାପମାତ୍ରା ହ୍ରାସ, ଦୃଢ଼ ସମ୍ଭାବନା ପ୍ରମାଣିତ କରୁଛି।
ଆପ୍ଲିକେସନ୍ ବିସ୍ତାର କରିବା
AI ଏବଂ ଡାଟା ସେଣ୍ଟରଗୁଡ଼ିକ
AI ଚିପ୍ସ ଅତ୍ୟଧିକ ଗରମ ଭାର ସୃଷ୍ଟି କରେ। ହୀରା ତାପଜ ସାମଗ୍ରୀ କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ତାପମାତ୍ରାକୁ ଯଥେଷ୍ଟ ହ୍ରାସ କରିପାରିବ ଏବଂ ସିଷ୍ଟମର ସ୍ଥିରତାକୁ ଉନ୍ନତ କରିପାରିବ।
ଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ଯାନବାହନ
EVରେ ପାୱାର ମଡ୍ୟୁଲ୍ (SiC ଏବଂ IGBT) ପାଇଁ ଦକ୍ଷ ତାପ ଅପଚୟ ଆବଶ୍ୟକ। ଇନଭର୍ଟର ସିଷ୍ଟମରେ ଡାଇମଣ୍ଡ କମ୍ପୋଜିଟ୍ ଗୁଡ଼ିକର ପରୀକ୍ଷଣ ବୃଦ୍ଧି ପାଉଛି।
5G ଏବଂ RF ଡିଭାଇସଗୁଡ଼ିକ
ଉନ୍ନତ ତାପଜ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ପାଇଁ ବେସ୍ ଷ୍ଟେସନଗୁଡ଼ିକରେ ଉଚ୍ଚ-ଶକ୍ତିଶାଳୀ GaN ଉପାଦାନଗୁଡ଼ିକ ହୀରା ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ରୁ ଲାଭ ପାଆନ୍ତି।
ଅନ୍ତରୀକ୍ଷ ଏବଂ ଉପଗ୍ରହ
ଚରମ ପରିସ୍ଥିତିରେ ଅତୁଳନୀୟ ନିର୍ଭରଯୋଗ୍ୟତା ହେତୁ ହୀରା ପୂର୍ବରୁ ମହାକାଶ ପ୍ରଣାଳୀରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୋଇଆସୁଛି।
ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜ ଏବଂ ମୂଲ୍ୟ ବାଧା
ଦୃଢ଼ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ସୁବିଧା ସତ୍ତ୍ୱେ, ହୀରା ଥର୍ମାଲ୍ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଏବେ ବି ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜର ସମ୍ମୁଖୀନ ହେଉଛି:
- ଅଧିକ ମୂଲ୍ୟ(ବର୍ତ୍ତମାନ ୧୦-୨୦× ତମ୍ବା ଦ୍ରବଣ)
- ଜଟିଳ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ(ଲେଜର କଟିଂ ଏବଂ ମାଇକ୍ରୋମେସିନିଂ ଆବଶ୍ୟକ)
- ସ୍କେଲିଂ କଷ୍ଟକରତାବୃହତ କ୍ଷେତ୍ରର ଏକକ ଉତ୍ପାଦନ ପାଇଁ
ତଥାପି, ମୂଲ୍ୟ ହ୍ରାସ ପାଉଛି କାରଣ:
- CVD ଉପକରଣ ସ୍ଥାନୀୟକରଣ
- ଉନ୍ନତ ଜମା ଦକ୍ଷତା
- ଉତ୍ପାଦନ ସ୍ତର ବୃଦ୍ଧି କରିବା
- AI-ଅପ୍ଟିମାଇଜଡ୍ ପ୍ରକ୍ରିୟା ନିୟନ୍ତ୍ରଣ
