A rézen túl: Milyen nagy hővezetőképességű gyémánt tesz lehetővé gyorsabb és megbízhatóbb félvezető hűtést

A tiszta rezet több évtizede használják félvezető hőleadó hordozóként, amelynek hővezető képessége megközelítőleg 400 W/m·K. A jelenlegi korszakban, amikor az AI GPU-k meghaladja az 1000 W-ot, és a SiC/GaN teljesítménymodulok hőáram-sűrűsége meghaladja az 1000 W/cm²-t, elértük a réz fizikai határát: a hotspotokat nem lehet gyorsan szétteríteni, a chip csatlakozási hőmérséklete megemelkedik, ami frekvenciacsökkenést vált ki, a hőmérséklet 10 fokos növekedése pedig 50%-os megbízhatósági csökkenést eredményez. A csomag a CTE (16,7 ppm/fok) és a szilícium (2,6)/SiC közötti eltérés miatt is meghajlik és levál.
Magas hővezető képességű szintetikus gyémánt(polikristályos CVD 1500–2000 W/m·K, egykristály IIa 2200–2400 W/m·K) 5–5,5-szöröse a réznek, CTE-értéke mindössze 1–2 ppm/fok, ami közel nulla hőmérsékleti eltérést ér el a chippel; Ez egyben elektromos szigetelő is, amely lehetővé teszi a csupasz matricák közvetlen rögzítését, és ellenáll 1200 fokos szögnek és 3,5 g/cm³ (réz 9) sűrűségnek. A CVD gyémánt hűtőborda 15–25 fokkal csökkenti a GPU csatlakozási hőmérsékletét, így a számítási teljesítmény 10–22%-a szabadul fel; a gyémánt -rézkompozit (gyémánt/réz, 40–60 térfogatszázalék) 600–1000 W/m·K teljesítményt ér el, egyensúlyba hozva a költségeket és a gyárthatóságot, és a mesterséges intelligencia-szerverek és az autóipari -minőségű SiC inverterek fő gyártójává vált.

Beszerzési döntés: Nem az a lényeg, hogy "cseréljük-e vagy sem", hanem "hogyan kell beállítani".
HPC/RF GaN zászlóshajója: egykristály/több{0}}kristály CVD gyémánt hűtőborda + Ti/Pt/Au fémezés, közeli -csomópont hőelvezetése;
Általános mesterséges intelligencia-szerverek/autóipari{0}}minőségű teljesítmény: gyémánt/réz kompozit hordozó, CTE a SiC-hez igazítva;
Vákuumkamrák és hordozók: Volfrám réz, molibdén réz elektronikus csomagoláshoz, titán ötvözet ostyatartókhoz és vákuumkemencék alkatrészeihez.
A decentralizált beszerzés buktatói nyilvánvalóak: egy teljesítmény-félvezetőgyár külön vásárolt CVD gyémántot, wolfram réz hordozót és TC4 hordozót. A három szállítási ütemterv között 2 hét különbség volt. A gyémántfelület fémezése nem felelt meg a szabványoknak, így az AuSn forrasztásban üregek keletkeztek, és a teljes tételt selejtezték. Egy másik gyár tiszta réz IHS-t és gyémánt kompozitot vásárolt. Az interfész hőellenállása meghaladta a szabványt, és a chipek továbbra is frekvenciacsökkenést tapasztaltak.