Mi az a gyémánt-réz kompozit hideglemez?

Ahogy az AI chip teljesítménye a kilowatt tartományba kerül, a hagyományos réz hideglemezek elérik határaikat. A réz hővezető képessége kb400 W/(m·K)már a fémek legjobbjai közé tartozik, de nem tud lépést tartani a mai GPU-kon négyzetmilliméter felett mért hőáram-sűrűséggel. Gyémánt viszont eléri1,000–2,000 W/(m·K)- többszörösen réz - mégis kemény, törékeny és szinte lehetetlen közvetlenül bordás hideglemezbe megmunkálni. Agyémánt-réz kompozit hideglemezpragmatikus utat jár be: ágyazza be a gyémántrészecskéket egy rézmátrixba, hagyja, hogy a gyémánt hordozza a hőt, és a réz adja a gyárthatóságot.

1. Mi ez: fémmátrix kompozit

A gyémánt-réz (gyémánt/réz) kompozit a fémmátrix kompozit (MMC) családjába tartozik:

• A gyémántrészecskéket jellemzően a30-50 térfogat%;
• A réz képezi a folytonos mátrixot, amely rugalmasságot, megmunkálhatóságot és keményforrasztást biztosít;
• A gyémánt erősítőként működik, ultramagas síkbeli hővezető képességet biztosítva.

A kapott anyag üt1,5–2-szerese a tiszta réz hővezető képességének, míg a hőtágulási együtthatója közelebb hangolható a szilíciumhoz (~4 ppm/K), csökkentve ezzel a hőtágulási együtthatót a chip interfészén. Ugyanakkor a kompozit továbbra is fúrható, marható és keményforrasztható, mint egy közönséges fém – ez teszi valósághűvé hideglemezként, nem pedig laboratóriumi érdekességként.

2. A fő kihívás: határfelületi hőellenállás

Az igazi mérnöki probléma nem az, hogy gyémántot keverünk rézbe, hanem azígy a hő egyenletesen áramlik a gyémánt-réz határfelületen. A réz alig nedvesíti a gyémántot: az olvadt rézgyöngyök úgy képződnek a gyémánt felületén, mint a víz az olajon, gyenge kötést és magas határfelületi hőellenállást hagyva hátra. Az ipar ezt két oldalról támadja:

• Gyémánt felület fémezés: vékony Ti, Cr, W vagy Mo bevonat kerül a gyémántszemcsékre a réz nedvesíthetőségének javítása érdekében;
• Ötvözött réz mátrix: aktív elemeket, például B-t, Zr-t vagy Cr-t adnak a rézhez; reagálnak a gyémánt szénnel a határfelületen, és karbid közbenső réteget képeznek.

Az, hogy melyik útvonalat jól csinálják, eldönti, hogy a kész anyag eléri-e a 800 W/(m·K)-t, vagy 500 körül áll meg.

3. Hogyan készül: három főfolyamat

• Porkohászati ​​melegsajtolás: a gyémánt- és rézport hő és nyomás alatt összekeverik és szinterelik; érett és viszonylag alacsony költségű;
• Vákuum / gáznyomás infiltráció: egy gyémánt előformát helyeznek egy formába, és az olvadt réz vákuum és nyomás alatt beszivárog a részecskeágyba; nagy sűrűségű és nagyobb gyémánttérfogat-frakció érhető el;
• Szikraplazma szinterezés (SPS): impulzusáram gyors felmelegedést, finom szemcséket és szabályozott felületi reakciót biztosít; előnyben részesítik a kutatás-fejlesztést és a csúcskategóriás kis szériás alkatrészeket.

A tuskót ezután mikrocsatornás szerkezetekké alakítják, folyékony szerelvényekké forrasztják és felületkezelik, mielőtt hideglemezzé válik, amely beleeshet egy mesterséges intelligencia szerverbe.

4. Merre tart a technológia

• Magasabb gyémánt terhelés: 40 térfogatszázalékról 60 térfogatszázalékra haladva a hővezető képesség 900–1000 W/(m·K) felé tolódik;
• Integrált mikrocsatornák: a gyémánt-Cu kompozit és a mikrocsatornás áramlási mezők kombinálása egyetlen hideglemezen, ugyanabban az irányban, mint az olyan termékek, mint a Frore's LiquidJet Diamond;
• Költségcsökkentés: a hazai gyémánt mikroporellátás és a folyamat érettségének javulásával a nyersanyag- és megmunkálási költségek gyorsan csökkennek - az anyag kikerül a papírokból és a mennyiségi ellátásba kerül;
• Alkalmazásbővítés: az AI GPU-kon túl az anyag az EV tápmodulokba (SiC / GaN), 5G/6G bázisállomásokba, lézerdiódákba és repülőgép-elektronikába kerül;
• Szabványok: A hővezető képességre, a határfelületi ellenállásra és a kifáradási élettartamra vonatkozó ipari szabványok kiépítése folyamatban van, szabaddá téve az utat a nagyszabású beszerzések előtt.

5. Vállalatok pozicionálása ezen a téren

Kínai oldalon a nyilvánosan bejelentett játékosok közé tartozik:

• Sugon Digital: a C8000 V3.0 megawatt-osztályú fázisváltós merülő folyadékhűtő állvány az első nagyszabású gyémánt-réz termikus anyag alkalmazása, amely több mint 200 W/cm²-t 80%-kal megnövelt hővezető képességgel;
• Worldia: gyémánt-réz kompozitokat fejlesztett ki hideglemezes hőszóráshoz, és jelenleg mintavételezéssel foglalkozik a downstream ügyfeleknél;
• Sifangda: A CVD gyémánt hőszórók átmentek a vevői tesztelésen és kisszériás megrendeléseket nyertek, 25 000 darab/év gyártási bázissal;
• Huanghe Forgószél: saját fejlesztésű gyémánt-szilícium-karbid kompozitja 700 W/(m·K) feletti teljesítményt ér el, szilícium szubsztrátumokhoz illesztett CTE-vel; a 8 hüvelykes gyémánt hűtőbordát már gyártják;
• Zhongnan Diamond, Mega Diamond, Huifeng Diamondés más szuperkemény anyagok gyártói a gyémánt mikropor és kompozit alapanyag gyártásában vannak elhelyezve.

Nemzetközi szinten az Element Six (Egyesült Királyság), a Diamond Materials (Németország), a Morgan Advanced Materials és a Coherent már régóta működő programokat épített ki gyémánt-réz és gyémánt-alumínium kompozitokból.

Záró

A gyémánt-réz kompozit hideglemez nem a rezet gyémánttal való helyettesítéséről szól. Ez a kombinálásról szóla gyémánt hővezető képessége a réz gyárthatóságávalköztes anyagot készíteni, amihez egyetlen tiszta fém sem fér hozzá. A mesterséges intelligencia-chip teljesítménye folyamatosan emelkedik, és a hagyományos réz hideglemezek fizikai határa felé közelednek, ez az anyag a papíron lévő számokból valódi adatközpontok belsejében gyártható komponenssé válik.

A huicetools-ról:2006-ban alapított gyémántszerszámok professzionális gyártója. Több éves gyakorlati tapasztalattal gyárilag közvetlenül értékesítünk rendkívül versenyképes áron. Termékcsaládunk gyémánt fűrészlapokat, gyémánt csiszolóblokkokat, gyémánt fúrószárakat és az építőiparban használt gyémántszerszámok teljes választékát foglalja magában.

Jogi nyilatkozat:Ez a cikk a kínai internetről és az általános iparági ismeretekről szóló nyilvánosan elérhető jelentések alapján lett átírva, és csak ipari referenciaként szolgál. Az itt idézett anyagteljesítmény-adatok, folyamatok és a vállalati pozíciók az említett vállalatok nyilvános közzétételéből származnak; a valós teljesítmény az előkészítési folyamattól és az alkalmazás körülményeitől függően változik. Nem vállalunk felelősséget azok teljességére, pontosságára vagy időszerűségére vonatkozóan, és ez a cikk nem minősül befektetési vagy beszerzési tanácsnak. Újraközléshez vagy idézethez forduljon a huicetoolshoz, és adja meg az eredeti forrást.