Eksplozyon gwo-pouvwa enfòmatik modèl la te ogmante dansite pouvwa chips AI ak aparèy semi-conducteurs twazyèm-jenerasyon yo. Tradisyonèl kwiv ak aliminyòm koule chalè te frape plafon an nan pèfòmans fizik. Nan senaryo gwo-chalè-flux, dekouvèt chalè dissipation pa konte sou optimize estriktirèl poukont yo ankò-limit pèfòmans materyèl intrinsèques yo te vin tounen yon gwo bout bwa pou estabilite ak lavi sèvis nan aparèy segondè-. Gras a eksepsyonèl pwopriyete fizik konplè li yo, dyaman ap tranzisyon rapidman soti nan yon materyèl laboratwa nan aplikasyon endistriyèl, vin tounen materyèl debaz la refòme jaden flè jesyon tèmik nan gwo -chips.
Pèfòmans jeneral dissipation chalè Diamond la se eksepsyonèl, ak avantaj debaz li soti nan mekanis inik kondiksyon tèmik li yo. Kontrèman ak kwiv ak aliminyòm, ki konte sou elektwon gratis pou transfè chalè epi ki gen limit nannan, dyaman fè chalè atravè transpò fonon, fondamantalman kraze plafon dissipation tèmik nan materyèl tradisyonèl metalik.
Yon sèl -dyaman kristal reyalize yon chanm-tanperati konduktiviti tèmik nan 2000-2200 W/(m·K)-5 a 6 fwa sa a nan kòb kwiv mete ak plis pase 9 fwa sa a nan aliminyòm. An menm tan an, koyefisyan ki ba ekspansyon tèmik li yo (1.0-1.2 × 10⁻⁶ / K), ultra-wo rezistivite elektrik, ak ba konstan dyelèktrik fè li parfe konpatib ak kondisyon anbalaj chip. Li an menm tan adrese twa gwo defi yo nan gwo chaj tèmik, tèmik dezekilib, ak entèferans elektrik, epi li rekonèt kòm "materyèl final la" pou dissipation chalè nan chips AI ak aparèy pouvwa GaN.
Pou koule chalè chip, youn dwe konsidere ansanm konduktiviti tèmik, adaptabilite estriktirèl, ak pri pwodiksyon an mas-. Pandan ke dyaman yon sèl kristal pi bon kalite -ofri pèfòmans ekstrèm, li difisil pou trete epi li koute chè pou pwodwi sou gwo zòn, ki fè li pa apwopriye pou gwo-manifakti echèl. Sa a se rezon ki fè kle poukisa endistri a te abandone wout la nan koule inivèsèl pi bon kalite dyaman chalè ak olye pivote bay priyorite materyèl konpoze dyaman.
Kounye a, materyèl ki gen plis matirite endistriyèl ak pi pre deplwaman gwo -echèl la se materyèl konpoze dyaman-kwiv. Materyèl sa a sèvi ak patikil dyaman kòm faz ranfòse ak kwiv kòm matris la, konbine ultra-kondiktivite tèmik dyaman ak duktilite ak soudabilite kòb kwiv mete, reyalize yon balans ant pèfòmans ak pratik jeni. Konduktivite tèmik li rive nan 600-1000 W/(m·K), 1.5-2.5 fwa pi bon kalite kwiv. Lè w ajiste fraksyon volim dyaman an, koyefisyan ekspansyon tèmik la ka jisteman matche ak materyèl semi-conducteurs tankou SiC ak GaN, efektivman rezoud pwoblèm deformation ak soude -konjwen echèk ki te koze pa dezakò tèmik nan lavabo chalè tradisyonèl kwiv.
Sepandan, gen yon baryè jeni kache: bon jan kalite a nan lyezon nan koòdone dyaman-kwiv dirèkteman detèmine pèfòmans nan ultim chalè dissipation nan pwodwi a fini. Pòv lyezon entèfas mennen nan gwo rezistans tèmik entèfas, siyifikativman degrade konduktiviti tèmik. Se poutèt sa, pwosesis amann tankou modifikasyon sifas dyaman ak alyaj matris kòb kwiv mete yo se baryè teknoloji debaz ki separe dirijan konpayi yo ak rès la epi asire pwodiksyon pwodiksyon -yo se tou pwen konpetitif kle nan endistri a.
Endistri dyaman an swiv de wout teknik prensipal -sèl-kristal ak polikristalin-avèk vitès endistriyalizasyon anpil diferan. Yon sèl -dyaman kristal se pa sèlman yon ekselan chalè-materyèl dissipation, men tou yon segondè-pèfòmans lajè-semi-kondiktè bandgap, ki ofri avantaj tankou segondè vòltaj pann, gwo rezistans radyasyon, ak gwo mobilite konpayi asirans, ak potansyèl nan lavni pou itilize nan fabwikasyon wo -tanperati chip. Sepandan, kwasans yon sèl kristal gwo-zone- rete trè difisil. Metòd endikap yo-kwasans twa-kvasans ak (mosaïque) ekspansyon-gen egzijans sevè sou bon jan kalite kristal grenn ak anviwònman depo, epi yo toujou ap soufri ak pwoblèm tankou twou vid ki genyen ak kwasans ki pa inifòm, sa ki fè deplwaman komèsyal pre-difisil.
Dyaman polikristalin ki te pwodwi pa pwosesis CVD, byenke gen yon ti kras pi ba konduktiviti tèmik (1000–1800 W/(m·K)) pase yon sèl kristal dyaman akòz gaye fonon nan fwontyè grenn jaden, yo ka fabrike sou gwo zòn ak pi ba pri sou yon echèl mas. Konduktivite tèmik li piti piti amelyore ak ogmante gwosè grenn. Pami sa yo, dyaman polikristalin mikwokristalin ak gwo -grenn grenn yo ofri yon bon balans nan pèfòmans, gwosè ak pri, ak pwogrè endistriyalizasyon yo nan gwo -dissipation chalè aparèy pouvwa byen lwen depase sa yo ki nan gwo -fen sèl-pwodwi kristal.
Kounye a, CVD dyaman fabwikasyon sitou depann sou kat kalite metòd, nan mitan ki MPCVD (mikwo ond plasma depo chimik vapè) se chwa ki pi pito pou pwodwi segondè -dyaman polikristalin bon jan kalite akòz avantaj li yo nan pa gen okenn kontaminasyon elektwòd, plasma ki estab, ak paramèt kontwole. Sepandan, pwosesis sa a ap fè fas ak yon kou ekipman difisil: preparasyon gwo -fim dyaman zòn mande pou pi wo pouvwa mikwo ond ak pi ba frekans mikwo ond, kidonk gwosè pwodwi a ak pwodiksyon yo antyèman limite pa pèfòmans pyès ki nan konpitè nan dèlko mikwo ond lan.
Limitasyon ekipman sa a afekte dirèkteman tout chèn endistriyèl la. Sistèm MPCVD enpòte segondè-yo chè epi yo gen tan livrezon long, sa ki limite vitès ekspansyon kapasite domestik la. An menm tan an, ekipman MPCVD ki gen gwo pouvwa -pwodwi domestik la ap rapidman repete epi kraze monopoli teknolojik lòt bò dlo. Vitès deplwaman mas-pwodiksyon li yo pral detèmine dirèkteman rediksyon pri-materyèl dissipation chalè dyaman-, epi si wi ou non materyèl sa a ka antre nan aplikasyon espesyal-wo nivo nan endistri enfòmatik endikap-tankou sèvè AI ak kat akseleratè yo.