中新經(jīng)緯12月15日電 題：鉆石散熱打開AI潛力
作者：開源證券機(jī)械首席分析師孟鵬飛
孟鵬飛
中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議確定，以科技創(chuàng)新引領(lǐng)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展，建設(shè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系。開展“人工智能+”行動(dòng)，培育未來產(chǎn)業(yè)。
作為下一代散熱技術(shù)，鉆石散熱在AI時(shí)代具備劃時(shí)代意義和產(chǎn)業(yè)化潛力。
鉆石散熱打開AI潛力
散熱革命已成為AI、HPC時(shí)代的最大挑戰(zhàn)。電流通過導(dǎo)體時(shí)會(huì)生成焦耳熱，芯片在運(yùn)行過程中不可避免地產(chǎn)生大量熱量，若無法及時(shí)散發(fā)，芯片溫度將急劇上升，進(jìn)而影響其性能和可靠性。芯片內(nèi)部熱量無法有效散發(fā)時(shí)，局部區(qū)域會(huì)形成“熱點(diǎn)”，導(dǎo)致性能下降、硬件損壞及成本激增。
發(fā)展新一代散熱材料，減少散熱風(fēng)險(xiǎn)、解決全生命周期散熱成本，成為未來關(guān)鍵突破點(diǎn)。現(xiàn)有的散熱材料、導(dǎo)熱界面材料(TIM)、熱管和均熱板等具有一定的導(dǎo)熱性能，但其熱導(dǎo)率仍難以滿足高功率器件的需求。發(fā)展新散熱材料迫在眉睫，讓芯片運(yùn)行效率更快而沒有過熱的風(fēng)險(xiǎn)，并減少全生命周期的散熱成本，已成為解決高算力設(shè)備散熱問題的關(guān)鍵。
金剛石作為一種超寬禁帶半導(dǎo)體，基于優(yōu)異的導(dǎo)熱性、載流子遷移率、擊穿電場強(qiáng)度等關(guān)鍵特性，被視為半導(dǎo)體材料“六邊形戰(zhàn)士”及“終極半導(dǎo)體”。
隨著芯片集成度的提高和封裝空間的緊縮，金剛石基板憑借其卓越的導(dǎo)熱性能、高硬度和強(qiáng)度，能夠在有限空間內(nèi)為芯片提供支撐和保護(hù)，同時(shí)通過其低熱膨脹系數(shù)，確保高密度組裝環(huán)境下芯片之間的連接穩(wěn)定性不受溫度波動(dòng)影響。
國內(nèi)培育鉆石產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)顯著
鉆石散熱方案在高效能電子產(chǎn)品應(yīng)用潛力廣闊，未來每臺(tái)電腦、汽車和手機(jī)都有望裝上鉆石。
在半導(dǎo)體領(lǐng)域，“鉆石冷卻技術(shù)”可讓GPU、CPU計(jì)算能力提升3倍，溫度降低60%，能耗降低40%，為數(shù)據(jù)中心節(jié)省數(shù)百萬美元的冷卻成本；在新能源汽車領(lǐng)域，超薄鉆石納米膜助力電動(dòng)汽車充電速度提升5倍，熱負(fù)荷降低10倍；在人形機(jī)器人領(lǐng)域，鉆石散熱提供了最高效的熱管理方案，大幅提升續(xù)航里程和壽命。
“鉆石散熱”產(chǎn)業(yè)鏈正開啟“從0到1”的臨界點(diǎn)，全球各項(xiàng)應(yīng)用加速落地。美國Akash Systems公司獲得美國芯片法案支持，體現(xiàn)了對(duì)鉆石散熱前景的充分認(rèn)可；華為接連公布鉆石散熱專利，堅(jiān)定入局，未來有望在高性能計(jì)算、5G通信、人工智能等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用；廈門化合積電已具備較為完整的金剛石半導(dǎo)體材料解決方案，并實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
根據(jù)測算，鉆石散熱市場規(guī)模有望由2025年0.5億美元(滲透率不足0.1%)，增長至2030年的152億美元(滲透率約10%)，復(fù)合增速214%，市場前景可觀。
我國人造鉆石產(chǎn)業(yè)鏈具備絕對(duì)成本優(yōu)勢(shì)，人造金剛石產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的90%以上。國內(nèi)培育鉆石企業(yè)正積極布局鉆石散熱技術(shù)，并在半導(dǎo)體襯底、熱沉等方面取得了突破。
目前，產(chǎn)業(yè)化正處于“從0到1”階段，開發(fā)進(jìn)度毫不遜于海外。在全球高算力時(shí)代，我國有望站在科技制高點(diǎn)。(中新經(jīng)緯APP)
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