Apa Itu Pelat Dingin Komposit Berlian-Tembaga?

Ketika daya chip AI mencapai kisaran kilowatt, pelat dingin tembaga konvensional mencapai batasnya. Konduktivitas termal tembaga sekitar400 W/(m·K)sudah termasuk logam terbaik, namun tidak dapat mengimbangi kepadatan fluks panas yang diukur dalam milimeter persegi pada GPU saat ini. Berlian, sebaliknya, meraih1,000–2,000 W/(m·K)- beberapa kali lipat tembaga - namun keras, rapuh dan hampir tidak mungkin untuk dikerjakan secara langsung pada pelat dingin bersirip. Apelat dingin komposit berlian-tembagamengambil jalur pragmatis: menanamkan partikel intan ke dalam matriks tembaga, membiarkan intan membawa panas, dan membiarkan tembaga menyediakan kemampuan manufaktur.

1. Apa itu: komposit matriks logam

Komposit intan-tembaga (berlian/Cu) termasuk dalam keluarga komposit matriks logam (MMC):

• Partikel berlian biasanya dimuat pada30–50% vol;
• Tembaga membentuk matriks kontinu, memberikan keuletan, kemampuan mesin, dan kemampuan braze;
• Berlian bertindak sebagai penguat, memberikan konduktivitas termal dalam bidang yang sangat tinggi.

Bahan yang dihasilkan kena1,5–2× konduktivitas termal tembaga murni, sementara koefisien ekspansi termalnya dapat disesuaikan mendekati silikon (~4 ppm/K), sehingga mengurangi ketidaksesuaian termal pada antarmuka chip. Pada saat yang sama, komposit masih dapat dibor, digiling, dan dibrazing seperti logam biasa - yang menjadikannya realistis sebagai pelat dingin dan bukan sebagai bahan percobaan di laboratorium.

2. Tantangan inti: ketahanan termal antarmuka

Masalah teknik sebenarnya bukanlah mencampurkan berlian ke dalam tembaga - melainkan mencampurkannyamembuat aliran panas lancar melintasi antarmuka berlian-tembaga. Tembaga hampir tidak membasahi berlian: butiran tembaga cair di permukaan berlian seperti air pada minyak, meninggalkan ikatan yang lemah dan ketahanan termal antarmuka yang tinggi. Industri menyerang hal ini dari dua sisi:

• Metalisasi permukaan berlian: lapisan tipis Ti, Cr, W atau Mo diendapkan pada pasir intan untuk meningkatkan keterbasahan tembaga;
• Matriks tembaga paduan: unsur aktif seperti B, Zr atau Cr ditambahkan ke tembaga; mereka bereaksi dengan karbon intan pada antarmuka untuk membentuk lapisan karbida.

Rute mana yang dilakukan dengan baik menentukan apakah bahan jadi mencapai 800 W/(m·K) atau terhenti sekitar 500.

3. Cara pembuatannya: tiga proses utama

• Metalurgi serbuk pengepresan panas: bubuk intan dan tembaga dicampur dan disinter di bawah panas dan tekanan; matang dan berbiaya relatif rendah;
• Infiltrasi vakum/tekanan gas: bentuk awal berlian ditempatkan dalam cetakan dan tembaga cair menyusup ke lapisan partikel di bawah vakum dan tekanan; kepadatan tinggi dan fraksi volume berlian yang lebih tinggi dapat dicapai;
• Sintering plasma percikan (SPS): arus berdenyut memberikan pemanasan cepat, butiran halus dan reaksi antarmuka terkontrol; disukai untuk R&D dan suku cadang batch kecil kelas atas.

Billet tersebut kemudian dikerjakan menjadi struktur saluran mikro, dibrazing hingga menjadi alat kelengkapan fluida, dan diolah di permukaan, sebelum menjadi pelat dingin yang dapat dimasukkan ke dalam server AI.

4. Kemana arah teknologinya

• Pemuatan berlian lebih tinggi: berpindah dari 40 vol% menuju 60 vol%+ mendorong konduktivitas termal menuju 900–1.000 W/(m·K);
• Saluran mikro terintegrasi: menggabungkan komposit intan-Cu dengan bidang aliran saluran mikro dalam satu pelat dingin, searah dengan produk seperti LiquidJet Diamond dari Frore;
• Pengurangan biaya: seiring dengan peningkatan pasokan bubuk mikro intan dalam negeri dan kematangan proses, biaya bahan mentah dan permesinan turun dengan cepat - memindahkan material dari kertas ke pasokan volume;
• Perluasan aplikasi: selain GPU AI, material tersebut dipindahkan ke modul daya EV (SiC / GaN), stasiun pangkalan 5G/6G, dioda laser, dan elektronik luar angkasa;
• Standar: standar industri untuk konduktivitas termal, ketahanan antarmuka, dan umur kelelahan sedang dibangun, sehingga membuka jalan bagi pengadaan skala besar.

5. Posisi perusahaan di ruang ini

Di pihak Tiongkok, pemain yang dilaporkan secara publik meliputi:

• Sugon Digital: rak pendingin cair imersi perubahan fase kelas megawatt C8000 V3.0 merupakan penerapan material termal berlian-tembaga dalam skala besar yang pertama, yang mampu menghamburkan lebih dari 200 W/cm² dengan konduktivitas termal hingga 80%;
• Dunia: telah mengembangkan komposit berlian-tembaga untuk penyebaran panas pelat dingin dan saat ini sedang mengambil sampel pelanggan hilir;
• Sifangda: Penyebar panas berlian CVD telah lulus pengujian pelanggan dan memenangkan pesanan dalam jumlah kecil, dengan basis produksi 25.000 buah/tahun sedang dibangun;
• Angin Puyuh Huanghe: komposit berlian-silikon-karbida yang dikembangkan sendiri mencapai di atas 700 W/(m·K), dengan CTE yang disesuaikan dengan substrat silikon; lini heat-sink berlian 8 inci sudah dalam produksi;
• Berlian Zhongnan, Berlian Mega, Berlian Huifengdan produsen bahan super keras lainnya ditempatkan pada bubuk mikro intan dan bahan baku komposit.

Secara internasional, Element Six (Inggris), Diamond Materials (Jerman), Morgan Advanced Materials, dan Coherent semuanya telah membangun program jangka panjang dalam komposit berlian-tembaga dan berlian-aluminium.

Penutupan

Pelat dingin komposit berlian-tembaga bukan tentang mengganti tembaga dengan berlian. Ini tentang menggabungkankonduktivitas termal berlian dengan kemampuan manufaktur tembagauntuk membuat bahan perantara yang tidak dapat ditandingi oleh logam murni. Dengan kekuatan chip AI yang terus meningkat dan pelat dingin tembaga konvensional mendekati batas fisiknya, material ini berpindah dari angka di atas kertas menjadi komponen yang benar-benar dapat diproduksi di dalam pusat data nyata.

Tentang alat huice:produsen peralatan berlian profesional, didirikan pada tahun 2006. Dengan pengalaman langsung selama bertahun-tahun, kami menjual langsung dari pabrik dengan harga yang sangat kompetitif. Lini produk kami mencakup mata gergaji berlian, blok gerinda berlian, mata bor berlian, dan rangkaian lengkap perkakas berlian untuk aplikasi konstruksi.

Penafian:Artikel ini diadaptasi dan ditulis ulang dari laporan yang tersedia untuk umum di Internet Tiongkok dan pengetahuan industri umum, disediakan untuk referensi industri saja. Angka kinerja material, jalur proses dan posisi perusahaan yang dikutip di sini berasal dari pengungkapan publik perusahaan yang disebutkan; kinerja dunia nyata bervariasi tergantung proses persiapan dan kondisi aplikasi. Kami tidak memberikan pernyataan mengenai kelengkapan, keakuratan, atau ketepatan waktunya, dan artikel ini bukan merupakan nasihat investasi atau pengadaan. Untuk publikasi ulang atau kutipan, silakan hubungi huicetools dan sebutkan sumber aslinya.