شرکت Diamond Foundry نخستین ویفر الماس تک‌بلور ۲۰۰ میلی‌متری جهان را با هدف کاهش دمای تراشه‌های هوش مصنوعی تولید کرد.
فهرست مطالب
شرکت Diamond Foundry نخستین ویفر الماس تک‌بلور ۲۰۰ میلی‌متری جهان را تولید کرد تا راهکاری جدید برای کاهش دمای تراشه‌های هوش مصنوعی ارائه دهد.
به گزارش سرویس سخت‌افزار تک‌ناک، این دستاورد حاصل ۲۵ سال تلاش علمی و مهندسی است و می‌تواند مسیر توسعه سیستم‌های خنک‌کننده پیشرفته را تغییر دهد.
افزایش توان پردازشی تراشه‌های هوش مصنوعی، مدیریت گرمای تولیدشده در آنها را به یکی از چالش‌های مهم صنعت نیمه‌رسانا تبدیل کرده است.
الماس به دلیل رسانایی حرارتی بسیار بالا، یکی از مناسب‌ترین مواد برای انتقال گرما محسوب می‌شود. رسانایی حرارتی این ماده دست‌کم پنج برابر بیشتر از مس برآورد شده است. همین ویژگی باعث شده است که شرکت‌های فناوری برای استفاده از الماس در سیستم‌های خنک‌کننده پردازنده‌ها سرمایه‌گذاری کنند.
شرکت Diamond Foundry که در زمینه تولید الماس آزمایشگاهی فعالیت دارد، اکنون موفق شده است ویفری با قطر ۲۰۰ میلی‌متر از الماس تک‌بلور تولید کند. این اندازه با ویفرهای مورد استفاده در برخی فرایندهای قدیمی‌تر ساخت تراشه مطابقت دارد.
این شرکت در وب‌سایت رسمی خود اعلام کرده است که الماس تک‌بلور وارد مرحله تولید در مقیاس ویفر شده است. هدف نهایی این فناوری، فراهم کردن امکان تولید صنعتی الماس‌های بزرگ برای خنک‌سازی تراشه‌های پیشرفته است.
مزیت ویفر الماس در خنک‌سازی تراشه‌های هوش مصنوعی
مهم‌ترین ویژگی محصول جدید Diamond Foundry، ساختار یکپارچه بلوری آن است. الماس‌های آزمایشگاهی معمولا می‌توانند ساختاری چندبلوری داشته باشند، اما این شرکت توانسته است نمونه‌ای بزرگ و باکیفیت از الماس تک‌بلور تولید کند.
ساخت چنین ماده‌ای دشوار است، اما ساختار تک‌بلور امکان انتقال بسیار مؤثر گرما را فراهم می‌کند. این ماده هم‌زمان خاصیت عایق الکتریکی خود را حفظ می‌کند و به همین دلیل، برای استفاده در تجهیزات نیمه‌رسانا مناسب است.
یکی از مشکلات تراشه‌های هوش مصنوعی، ایجاد نقاط داغ هنگام اجرای پردازش‌های سنگین است. این نقاط بخش‌هایی از تراشه هستند که دمای بیشتری نسبت به سایر قسمت‌ها دارند. استفاده از الماس تک‌بلور می‌تواند انتقال گرما را بهبود دهد و شدت این نقاط داغ را کاهش دهد.
همچنین شرکت Diamond Foundry برنامه توسعه ویفرهای بزرگ‌تر را دنبال می‌کند. نمودار منتشرشده این شرکت نشان می‌دهد که تولید ویفر الماس تک‌بلور ۳۰۰ میلی‌متری، موسوم به D300، احتمالا پیش از سال ۲۰۳۰ امکان‌پذیر خواهد شد.
قطر ۳۰۰ میلی‌متر با اندازه ویفرهای مورد استفاده در پیشرفته‌ترین فرایندهای تولید تراشه مطابقت دارد. دستیابی به چنین ابعادی می‌تواند استفاده صنعتی از این ماده را تسهیل کند.
البته نمونه ۲۰۰ میلی‌متری معرفی‌شده هنوز صیقل داده نشده است و پیش از استفاده در صنعت نیمه‌رسانا باید مراحل تکمیلی آماده‌سازی را پشت سر بگذارد.
رقابت شرکت‌ها برای توسعه خنک‌کننده‌های الماسی
شرکت Diamond Foundry در سال ۲۰۱۲ تأسیس شد، اما تلاش برای تولید الماس تک‌بلور در ابعاد بزرگ از اوایل دهه ۲۰۰۰ آغاز شده بود.
مارتین روشایزن، مدیرعامل این شرکت، موفقیت اخیر را نتیجه بیش از یک دهه آزمایش، شکست، اختراع و بازسازی تجهیزات دانست. به گفته او، صدها مهندس، دانشمند و تکنسین در دستیابی به ویفر الماس تک‌بلور مشارکت داشته‌اند.
همچنین روشایزن تأکید کرد که استفان و مارتین طی ۲۵ سال این هدف را دنبال کرده‌اند. او گفت که بسیاری از متخصصان زمانی تولید الماس تک‌بلور در چنین ابعادی را غیرممکن می‌دانستند، اما استمرار پژوهش‌ها سرانجام باعث ساخت نخستین نمونه ۲۰۰ میلی‌متری شد.
او معتقد است این موفقیت، دستیابی به ویفرهای ۳۰۰ میلی‌متری را نیز به هدفی قابل پیش‌بینی تبدیل کرده است.
در همین حال، شرکت‌های دیگری نیز روی فناوری‌های خنک‌کننده مبتنی بر الماس فعالیت می‌کنند. شرکت Akash Systems در سال ۲۰۲۴ مبلغ ۱۸٫۲ میلیون دلار از محل قانون CHIPS آمریکا دریافت کرد تا فناوری ترکیب نیترید گالیم با الماس مصنوعی را توسعه دهد. این شرکت ادعا کرده است که فناوری آن می‌تواند دمای تراشه‌ها را تا ۲۰ درجه سانتی‌گراد کاهش دهد.
گروه De Beers نیز در حال ساخت ماده‌ای کامپوزیتی از الماس با پوشش مسی است. این محصول برای افزایش بازده خنک‌سازی در هوش مصنوعی، رایانش با کارایی بالا و تجهیزات فرکانس رادیویی مبتنی بر نیترید گالیم طراحی می‌شود.
شرکت Frore Systems نیز توسعه صفحات خنک‌کننده مایع حاوی الماس را برای پردازنده‌های گرافیکی نسل آینده انویدیا دنبال می‌کند. این فناوری با هدف کنترل گرمای تراشه‌های هوش مصنوعی نسل Rubin توسعه می‌یابد.
با وجود این پیشرفت‌ها، نمونه Diamond Foundry هنوز به مرحله استفاده تجاری در تراشه‌ها نرسیده است و آماده‌سازی نهایی آن همچنان ادامه دارد.