钻石芯片成新宠?不是为了炫富,而是为了散热

现在AI火得一塌糊涂,科技公司都在猛建数据中心装服务器,可这些服务器里的芯片特能“发烧”,一半电都白扔在散热上了。

这事看着跟咱们普通用户没关系,但对数据中心来说,简直是天天要面对的大麻烦。

南旧金山有家叫DiamondFoundry的公司,他们的工程师Roscheisen就说,芯片里藏着个秘密,超过一半能量都以漏电流的形式浪费成热量了。

其实,我以前只知道芯片会发热,真没意识到浪费这么严重。

这些热量不光费电,还会让芯片寿命变短,运行起来也没那么顺,反过来又会产生更多热,简直是恶性循环。

所以数据中心天天琢磨的就是怎么给服务器降温,不然机器根本跑不起来。

芯片“发烧”难解决,传统散热材料扛不住

以前芯片散热基本靠铜,咱们电脑里的散热器大多是铜做的。

可英国布里斯托大学的保罗・梅说,好多人不知道钻石导热是所有材料里最好的,比铜快好几倍。

这话我一开始还不信,毕竟钻石在印象里就是珠宝,怎么跟散热扯上关系了?

后来查了下才明白,钻石的碳原子结合得特别牢,不管哪个方向都没薄弱环节,这种强键能高效传递振动,热量自然散得快。

铜的问题很明显,碰到AI芯片这种“大火炉”就扛不住了。

AI芯片每秒运算次数太多,热量堆得比铜散得还快,时间长了芯片就会出现“热点”,局部温度特别高,直接影响性能。

而且为了给铜散热器补劲儿,数据中心还得装大功率风扇、搞液冷,这些设备又得额外耗电。

如此看来,想解决AI芯片的散热问题,光靠铜肯定不行,得找新路子。

工程师们也想到了这一点,Roscheisen他们公司就一直在研究怎么把人造金刚石嵌到芯片里。

他们的做法还挺特别,用富含碳的高温气体或者等离子体,让碳原子按规矩沉积。

就像铺地板得有模板一样,要是没模板,几个人从不同角落铺,到中间肯定拼不上。

他们就是让新碳原子“照着”完美的钻石晶体长,这样才能形成统一的晶体。

本来想这工艺可能挺简单,后来发现他们还得把4英寸的金刚石圆盘打磨得特别平,表面缺陷都不能超过一个原子,这技术难度是真不小。

Roscheisen说,贴上这种金刚石层,芯片的热点就彻底没了。

麻省理工的工程师伊芙琳・王也认可,说这方法能显著降低热阻。

但她也说了句实在话,这技术还没经过商业验证,毕竟成本摆在那儿,能不能大规模用,现在还不好说。

金刚石散热从高端试水到大众可期,还有几道坎

不光Roscheisen他们公司在做,戴比尔斯旗下的元素六也没闲着。

这家公司以前就做工业钻石,还给通信卫星的芯片做过金刚石散热。

现在AI芯片散热需求大了,他们也开始推这方面的产品。

今年1月,他们还出了个新东西,金刚石和铜混在一起的材料。

这东西挺聪明,导热比纯铜好,价格又比纯金刚石便宜,他们的业务主管Bolliger说,这能给新型芯片做最好的热管理,还能让数据中心的冷却成本降下来。

其实,我觉得这种“混搭”思路挺好,既能保留金刚石的优势,又能控制成本,说不定是走向商业化的好路子。

现在已经有高端电子产品用钻石散热器了,保罗・梅还说,几年后家用电脑、手机的处理器可能也会装。

要是真能实现,咱们用手机玩游戏、用电脑做设计,就不用总担心设备发烫卡顿了。

不过也不是所有研究都顺顺利利,斯坦福的乔杜里博士团队在搞多晶金刚石散热,就碰到了不少麻烦。

多晶金刚石的晶体是竖着排的,可芯片是平的,需要的是水平散热,这就有点“驴唇不对马嘴”了。

更麻烦的是,钻石得在700多度的高温下才能长出来,可硅芯片根本受不了这温度。

无奈之下,他们只能尝试低温沉积,可低温下晶体又长不好。

乔杜里博士自己也说,所有喜欢高温生长的晶体,低温下都会出问题。

他们这研究还拿了美国DARPA的钱,DARPA的项目经理Joshi说,要是能把低温技术和其他散热方法结合,能释放不少以前用不了的计算能力。

乔杜里博士也感慨,发热问题早就有了,但现在AI发展太快,这问题就像坐了火箭一样变严重,她从没见过哪件事这么快就变得这么重要。

现在来看,金刚石散热确实是破解AI芯片“发烧”的好法子,不管是企业还是科研机构都在发力。

但客观说,它还有几道坎要过,成本得再降降,规模化生产的技术得再成熟点,像乔杜里团队碰到的晶体排列、低温沉积问题也得解决。

不过我觉得,随着AI对芯片性能的要求越来越高,这些问题肯定会慢慢找到答案。

毕竟有需求就有动力,说不定再过几年,咱们手里的电子设备,里面就藏着一小块“散热钻石”呢。

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更新时间:2025-10-16

标签:科技   钻石   芯片   金刚石   晶体   低温   热量   数据中心   保罗   多晶   散热器

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