Wrth i'r ras AI ddwysáu, mae'r defnydd o bŵer o sglodion GPU pen uchel yn parhau i gynyddu'n aruthrol. Mae tyniad pŵer cerdyn sengl H100 NVIDIA yn cyrraedd 700 W, mae'r gyfres Blackwell newydd yn gwthio hynny i 1000-1400 W, ac mae gan GPU pensaernïaeth Vera Rubin diweddaraf ddefnydd pŵer brig sy'n fwy na 2300 W. Mae lefelau pŵer eithafol o'r fath wedi dod yn dagfa graidd ar gyfer datblygu sglodion AI cenhedlaeth nesaf.
Ar hyn o bryd, mae oeri hylif ac oeri trochi yn cael eu mabwysiadu'n eang yn y diwydiant ar gyfer rheolaeth thermol ar lefel gweinydd. Fodd bynnag, ni all y dulliau hyn ddatrys y mater sylfaenol o groniad gwres lleoledig agos at sglodion. Mae mannau poeth parhaus yn arwain at sbardun amledd a dirywiad perfformiad, gan gyfyngu'n ddifrifol ar allu sglodion AI pen uchel. Mae technoleg afradu gwres seiliedig ar ddiamwnt wedi dod i'r amlwg fel llwybr effeithiol i oresgyn yr her hon.
Camsyniad cyffredin yn y farchnad yw mai prif fantais diemwnt yw ei ddargludedd thermol uchel yn unig. Mewn gwirionedd, mae cystadleurwydd craidd diemwnt yn gorwedd yn ei allu deuol: dargludedd thermol tra-uchel ynghyd ag ehangiad thermol rhagorol sy'n cyfateb i ddeunyddiau sglodion-cyfuniad na all deunyddiau traddodiadol fel copr, arian, a charbid silicon ei gyflawni'n hawdd.
Mae data allweddol yn dangos bod gan ddiemwnt crisial sengl CVD ddargludedd thermol sy'n fwy na 2000 W/(m·K), a bod fersiynau wedi'u puro'n isotopig yn fwy na 3000 W/(m·K)-tua phum gwaith yn fwy na chopr confensiynol. Yn bwysicach fyth, mae diemwnt yn cynnig cydnawsedd thermol rhagorol: dim ond 1.0-1.1 ppm / K yw ei gyfernod ehangu thermol (CTE), sy'n cyfateb yn agos â 2.6 ppm / K silicon, gan arwain at ddiffyg cyfatebiaeth thermol o ddim ond 1.5 ppm / K. Mewn cyferbyniad, mae gan gopr, a ddefnyddir yn gyffredin yn y diwydiant, CTE o 16.5–17 ppm/K, sy'n golygu bod diffyg cyfatebiaeth â silicon o tua 14 ppm/K-trefn maint uwch na diemwntau.
Yn gyffredinol, mae sglodion AI cyfredol yn mabwysiadu prosesau pentyrru 2.5D a 3D, sy'n crynhoi ffynonellau gwres yn ddwys rhwng haenau ac yn gwaethygu crosstalk thermol. Mae strwythurau sy'n seiliedig ar gopr, gyda'u diffyg cyfatebiaeth thermol mawr, yn cael eu hehangu a'u crebachu'n barhaus wrth gylchredeg tymheredd dro ar ôl tro, gan achosi blinder ar y cyd sodr a chracio rhyngwyneb yn sylweddol-gan beryglu dibynadwyedd a hyd oes sglodion yn sylweddol. Mae Diamond, diolch i'w ddiffyg cyfatebiaeth thermol isel iawn, yn lleihau straen thermol yn sylfaenol ar ryngwynebau sglodion ac yn osgoi risgiau methiant pecynnu, gan ei wneud yn cyd-fynd yn dda â thueddiadau esblygiad sglodion AI pen uchel.
Mae diemwnt polycrystalline yn cyflawni dargludedd thermol o 1000-2200 W / (m · K) gyda'r un CTE â diemwnt crisial sengl, a gellir ei gynhyrchu mewn meintiau mawr am gost is, gan ei wneud yn addas i'w ddefnyddio ar raddfa fawr fel sinciau gwres mewn gweinyddwyr AI. Mae cyfansoddion diemwnt-copr yn cynnig dargludedd thermol o 500-650 W/(m·K), gyda CTE tiwnadwy a pheiriannu da-cyfaddawd cost-effeithiol sy'n datrys y cyfyng-gyngor traddodiadol o "dargludedd thermol uchel ond cydnawsedd sglodion gwael."
Er gwaethaf y manteision materol rhagorol hyn, mae mabwysiadu diwydiannol yn dal i wynebu dwy her dechnegol graidd.
Yn gyntaf, ymwrthedd thermol interfacial. Mae camsyniad eang bod unrhyw ddeunydd sy'n cynnwys diemwnt yn awtomatig yn darparu oeri bum gwaith yn well na chopr. Mewn gwirionedd, gall prosesau bondio gwael greu ymwrthedd thermol rhyngwynebol uchel iawn, gan negyddu dargludedd uwch cynhenid diemwnt a thanseilio perfformiad afradu gwres yn ddifrifol. Yn ail, peiriannu tra-fanwl a chyfuno rhyngwynebol. Mae caledwch eithafol Diamond yn gofyn am offer a phrosesau arbenigol ar gyfer pob cam manwl gywir, gan godi'r rhwystr prosesu. Ar ben hynny, mae'r bondio rhyngwyneb gwan rhwng diemwnt a chopr yn gofyn am dechnegau addasu rhyngwyneb fel cotio titaniwm neu twngsten i gyflawni cyfansawdd sefydlog a sicrhau gweithrediad dibynadwy hirdymor.
Mae defnydd pŵer sglodion AI cyfredol yn tyfu ar gyfradd o "treblu mewn tair blynedd," ac mae mabwysiadu pentyrru 3D yn eang wedi gwneud cronni gwres interlayer a mannau poeth lleol yn fwyfwy amlwg. Y mannau poeth hyn yw prif achos diraddio perfformiad a lleihau amlder gorfodol. Mae'n bwysig egluro nad amnewidion yw taenu gwres diemwnt ac oeri hylifol ond yn hytrach atebion cyflenwol: mae diemwnt yn gwastatáu fflwcsau gwres lleol eithafol a dileu croniad mannau poeth-mynd i'r afael â'r crynodiad gwres ger y gyffordd{4}}tra bod oeri hylif yn tynnu'r gwres sydd wedi'i wasgaru'n unffurf o'r system, gan gwblhau'r gwrthodiad gwres pen pellaf.
Mae'r gadwyn ddiwydiannol afradu gwres diemwnt domestig yn dangos patrwm cryfder mewn deunyddiau crai i fyny'r afon ond gwendid cymharol mewn prosesau craidd i lawr yr afon. Mewn twf diemwntau synthetig i fyny'r afon, mae galluoedd technegol Tsieina ar gyfer diemwnt amlgrisialog ardal fawr yn gyfartal â chymheiriaid tramor, neu hyd yn oed ar y blaen mewn rhai metrigau. Fodd bynnag, erys bylchau mewn technolegau allweddol i lawr yr afon fel bondio uniongyrchol heb sodr ar lefel wafferi a rheolaeth prosesau ymwrthedd thermol isel manwl gywir.
O ran cost, y defnydd trydan uchel o offer MPCVD yw'r pwysau cost sylfaenol ar gyfer cynhyrchu màs. Er mwyn mynd i'r afael â hyn, mae cwmnïau domestig blaenllaw fel SF Diamond, Huanghe Whirlwind, a Huifeng Diamond yn adeiladu gallu cynhyrchu yn strategol mewn rhanbarthau â phrisiau trydan isel, megis Xinjiang a Inner Mongolia, gan ddefnyddio pŵer rhad, offer cynhyrchu siambr fawr, a datblygiadau prosesau perchnogol i leihau costau gweithgynhyrchu yn barhaus.
Ar y cyfan, o ystyried y duedd o ddefnydd pŵer cynyddol mewn sglodion AI, mae deunyddiau afradu gwres traddodiadol sy'n seiliedig ar gopr wedi cyrraedd eu terfynau perfformiad corfforol a phrin y gallant fodloni gofynion sglodion pen uchel y genhedlaeth nesaf. Mae Diamond, gyda'i gyfuniad unigryw o ddargludedd thermol uwch-uchel a diffyg cyfatebiaeth thermol isel, yn sefyll allan fel ateb rheoli thermol effeithiol ar gyfer sglodion AI uwch.