Mikä on timantti-kuparikomposiittikylmälevy?

Tekoälypiirin tehon noustessa kilowattialueelle, perinteiset kupariset kylmälevyt saavuttavat rajansa. Kuparin lämmönjohtavuus noin400 W/(m·K)on jo metallien parhaiden joukossa, mutta se ei pysy nykypäivän grafiikkasuorittimien neliömillimetreillä mitattujen lämpövuon tiheyksien perässä. Timantti sen sijaan saavuttaa1,000–2,000 W/(m·K)- useita kertoja kuparia - kuitenkin se on kovaa, hauras ja lähes mahdotonta työstää suoraan ripaiseen kylmälevyyn. Atimantti-kupari komposiittikylmälevykulkee pragmaattista reittiä: upota timanttihiukkaset kuparimatriisiin, anna timantin kuljettaa lämpöä ja anna kuparin tarjota valmistettavuutta.

1. Mikä se on: metallimatriisikomposiitti

Timantti-kupari (timantti/Cu) -komposiitti kuuluu metallimatriisikomposiittien (MMC) perheeseen:

• Timanttihiukkaset ladataan tyypillisesti klo30–50 tilavuusprosenttia;
• Kupari muodostaa jatkuvan matriisin, joka tarjoaa taipuisuuden, koneistettavuuden ja juotettavuuden;
• Timantti toimii vahvistuksena ja tarjoaa erittäin korkean lämmönjohtavuuden tasossa.

Tuloksena oleva materiaali osuu1,5–2 kertaa puhtaan kuparin lämmönjohtavuus, kun taas sen lämpölaajenemiskerroin voidaan virittää lähemmäksi piitä (~ 4 ppm/K), mikä vähentää terminen epäsopivuutta sirun rajapinnassa. Samaan aikaan komposiittia voidaan edelleen porata, jyrsiä ja juottaa kuin tavallista metallia - mikä tekee siitä realistisen kylmälevynä laboratoriouriteetin sijaan.

2. Ydinhaaste: rajapintojen lämpövastus

Todellinen tekninen ongelma ei ole sekoittaa timanttia kupariin - se onjolloin lämpö virtaa tasaisesti timantti-kuparirajapinnan yli. Kupari tuskin kastelee timanttia: sula kupari helmiä timantin pinnalle kuten vesi öljylle jättäen heikon sidoksen ja korkean rajapinnan lämpövastuksen. Teollisuus hyökkää tähän kahdelta puolelta:

• Timanttipinnan metallointi: ohut Ti-, Cr-, W- tai Mo-pinnoite kerrostetaan timanttihiekalle parantamaan kuparin kostuvuutta;
• Seostettu kupari matriisi: aktiivisia alkuaineita, kuten B, Zr tai Cr, lisätään kupariin; ne reagoivat timanttihiilen kanssa rajapinnassa muodostaen karbidivälikerroksen.

Se, mikä reitti on tehty hyvin, ratkaisee, saavuttaako valmis materiaali 800 W/(m·K) vai pysähtyykö se 500:n tuntumassa.

3. Kuinka se tehdään: kolme pääprosessia

• Jauhemetallurginen kuumapuristus: timantti- ja kuparijauheet sekoitetaan ja sintrataan lämmössä ja paineessa; kypsä ja suhteellisen edullinen;
• Tyhjiö-/kaasupainesuodatus: timanttiaihio asetetaan muottiin ja sula kupari tunkeutuu hiukkaspetiin tyhjiön ja paineen alaisena; suuri tiheys ja suurempi timanttitilavuusosuus ovat saavutettavissa;
• Spark plasmasintraus (SPS): pulssivirta antaa nopean lämpenemisen, hienojakoisen ja kontrolloidun rajapinnan reaktion; suositaan T&K-toiminnassa ja huippuluokan pienten erien osissa.

Aihio koneistetaan sitten mikrokanavarakenteiksi, juotetaan nesteliittimiin ja pintakäsitellään, ennen kuin siitä tulee kylmälevy, joka voi pudota tekoälypalvelimeen.

4. Mihin tekniikka on menossa

• Korkeampi timanttikuormitus: siirtyminen 40 tilavuusprosentista arvoon 60 tilavuusprosenttia+ työntää lämmönjohtavuuden kohti arvoa 900–1 000 W/(m·K);
• Integroidut mikrokanavat: timantti-Cu-komposiitin yhdistäminen mikrokanavavirtauskenttien kanssa yhdelle kylmälevylle samaan suuntaan kuin Froren LiquidJet Diamondin kaltaiset tuotteet;
• Kustannusten vähentäminen: kun kotimainen timanttimikrojauheen tarjonta ja prosessin kypsyys paranevat, raaka-aine- ja työstökustannukset laskevat nopeasti - materiaalia siirretään pois papereista volyymitoimituksiin;
• Sovelluksen laajennus: AI GPU:iden lisäksi materiaali siirtyy sähköajoneuvojen tehomoduuleihin (SiC / GaN), 5G/6G-tukiasemiin, laserdiodeihin ja ilmailuelektroniikkaan;
• Standardit: Alan standardeja lämmönjohtavuudelle, rajapintojen kestävyydelle ja väsymiskestolle rakennetaan, mikä avaa tietä laajamittaisille hankinnoille.

5. Yritykset sijoittuvat tähän tilaan

Kiinan puolella julkisesti raportoituja pelaajia ovat:

• Sugon Digital: C8000 V3.0 megawattiluokan vaihemuutos upotusnestejäähdytysteline on ensimmäinen laajamittainen timantti-kupari-lämpömateriaalin käyttö, joka hajottaa yli 200 W/cm² ja lämmönjohtavuus on 80 %;
• Worldia: on kehittänyt timantti-kuparikomposiitteja kylmälevylämmön levittämiseen ja ottaa parhaillaan näytteitä loppupään asiakkaista;
• Sifangda: CVD-timanttilämmönlevittimet ovat läpäisseet asiakastestauksen ja voittaneet pieneriä tilauksia, joiden tuotantopohja on rakenteilla 25 000 kappaletta vuodessa;
• Huanghen pyörretuuli: sen itsekehitetty timantti-piikarbidi-komposiitti saavuttaa yli 700 W/(m·K) CTE:llä sovitettuna piisubstraatteihin; 8 tuuman timanttijäähdytyselementtilinja on jo tuotannossa;
• Zhongnan Diamond, Mega Diamond, Huifeng Diamondja muut superkovien materiaalien tuottajat sijaitsevat timanttimikrojauheen ja komposiittiraaka-aineen alalla.

Kansainvälisesti Element Six (Iso-Britannia), Diamond Materials (Saksa), Morgan Advanced Materials ja Coherent ovat kaikki rakentaneet pitkäaikaisia ​​ohjelmia timantti-kupari- ja timantti-alumiinikomposiiteista.

Sulkeminen

Timantti-kupari-komposiittikylmälevy ei tarkoita kuparin korvaamista timantilla. Kyse on yhdistämisestätimantin lämmönjohtavuus kuparin valmistettavuudellavalmistaa välimateriaalia, jota mikään puhdas metalli ei pysty vastaamaan. Tekoälypiirin tehon jatkaessa nousuaan ja tavanomaisten kuparisten kylmälevyjen lähestyessä fyysistä rajaansa tämä materiaali on siirtymässä paperilla olevista numeroista aidosti tuotettavaksi komponentiksi todellisissa datakeskuksissa.

Tietoja huicetoolsista:ammattimainen timanttityökalujen valmistaja, perustettu 2006. Vuosien käytännön kokemuksella myymme suoraan tehtaalta erittäin kilpailukykyiseen hintaan. Tuotevalikoimamme kattaa timanttisahanterät, timanttihiomapalat, timanttiporanterät ja täyden valikoiman timanttityökaluja rakennussovelluksiin.

Vastuuvapauslauseke:Tämä artikkeli on mukautettu ja kirjoitettu uudelleen julkisesti saatavilla olevista Kiinan Internetiä ja yleistä alan tietämystä koskevista raporteista, jotka on tarkoitettu vain alan viitteeksi. Tässä lainatut materiaalien suorituskykyluvut, prosessireitit ja yrityksen sijoittelu ovat peräisin mainittujen yritysten julkisista tiedoista; todellinen suorituskyky vaihtelee valmistusprosessin ja käyttöolosuhteiden mukaan. Emme vastaa niiden täydellisyydestä, tarkkuudesta tai ajantasaisuudesta, eikä tämä artikkeli ole investointi- tai hankintaneuvonta. Uudelleenjulkaisua tai lainausta varten ota yhteyttä huicetoolsiin ja mainitse alkuperäinen lähde.