AI poygasi kuchayib borar ekan, yuqori{0}}GPU chiplarining quvvat sarfi keskin oshib bormoqda. NVIDIA’ning H100 yagona karta quvvati-700 Vt ga yetadi, yangi Blackwell seriyasi buni 1000–1400 Vt ga oshiradi va Vera Rubin arxitekturasining eng yangi GPU’si maksimal quvvat sarfi 2300 Vt dan oshadi. Bunday ekstremal quvvat darajalari keyingi avlod AI chiplarini ishlab chiqishda asosiy muammoga aylandi.
Hozirgi vaqtda suyuq sovutish va suvga cho'mdiruvchi sovutish sanoatda server darajasidagi termal boshqaruv uchun keng qo'llaniladi. Biroq, bu yondashuvlar chip yaqinidagi mahalliy issiqlik to'planishining asosiy muammosini hal qila olmaydi. Doimiy issiq nuqtalar chastotaning pasayishiga va ishlashning pasayishiga olib keladi, bu esa yuqori darajadagi AI chiplarining imkoniyatlarini jiddiy cheklaydi. Olmosga asoslangan issiqlik tarqalish texnologiyasi ushbu qiyinchilikni engishning samarali usuli sifatida paydo bo'ldi.
Bozorda keng tarqalgan noto'g'ri tushuncha shundaki, olmosning asosiy afzalligi uning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligidir. Darhaqiqat, olmosning asosiy raqobatbardoshligi uning ikki tomonlama qobiliyatidadir: juda yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi va chip materiallariga mos keladigan mukammal issiqlik kengayish-bu kombinatsiyaga mis, kumush va kremniy karbid kabi an'anaviy materiallar erisha olmaydi.
Asosiy ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, CVD monokristalli olmosning issiqlik o'tkazuvchanligi 2000 Vt/(m·K) dan oshadi, izotopik tozalangan versiyalar esa 3000 Vt/(m·K)-an'anaviy misdan taxminan besh baravar yuqori. Bundan ham muhimi, olmos ajoyib issiqlik moslashuvini taklif qiladi: uning termal kengayish koeffitsienti (CTE) atigi 1,0–1,1 ppm/K, kremniyning 2,6 ppm/K ga yaqindan mos keladi, bu esa atigi 1,5 ppm/K termal mos kelmasligiga olib keladi. Aksincha, sanoatda keng qo'llaniladigan misning CTE 16,5–17 ppm/K bo'lib, taxminan 14 ppm/K- kremniy bilan mos kelmasligi olmosnikidan kattaroqdir.
Hozirgi AI chiplari odatda 2,5D va 3D stacking jarayonlarini qo'llaydi, bu esa issiqlik manbalarini qatlamlar o'rtasida zichroq to'playdi va termal o'zaro aloqani yomonlashtiradi. Mis asosli konstruksiyalar, katta issiqlik mos kelmasligi bilan, haroratning takroriy aylanishi ostida doimiy kengayish va qisqarishga uchraydi, bu esa lehim bo'g'inlarining charchoqlanishiga va oraliq yorilishga olib keladi-chip ishonchliligi va ishlash muddatini sezilarli darajada pasaytiradi. Olmos, juda past issiqlik mos kelmasligi tufayli, chip interfeyslaridagi termal stressni tubdan kamaytiradi va qadoqlashning buzilishi xavfidan qochadi, bu uni yuqori darajadagi AI chiplari evolyutsiyasi tendentsiyalariga moslashtiradi.
Polikristalli olmos bir kristalli olmos bilan bir xil CTE bilan 1000–2200 Vt/(m·K) issiqlik o‘tkazuvchanligiga erishadi va uni AI serverlarida issiqlik qabul qiluvchilar sifatida keng miqyosda joylashtirish uchun qulay bo‘lgan arzon narxlarda katta o‘lchamlarda ishlab chiqarish mumkin. Olmos-mis kompozitlari 500–650 Vt/(m·K) issiqlik o'tkazuvchanligini, sozlanishi mumkin bo'lgan CTE va yaxshi ishlov berish-an'anaviy "yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi, lekin chiplarning yomon mosligi" muammosini hal qiladigan tejamkor murosaga ega.
Ushbu ajoyib moddiy afzalliklarga qaramay, sanoatni qabul qilish hali ham ikkita asosiy texnik muammoga duch keladi.
Birinchidan, interfaal termal qarshilik. Olmosni o'z ichiga olgan har qanday material avtomatik ravishda misga qaraganda besh baravar yaxshiroq sovutishni ta'minlaydi, degan noto'g'ri tushuncha keng tarqalgan. Aslida, yomon bog'lanish jarayonlari juda yuqori interfaal issiqlik qarshiligini keltirib chiqarishi mumkin, bu olmosning o'ziga xos yuqori o'tkazuvchanligini inkor etadi va issiqlik tarqalish ko'rsatkichlarini jiddiy ravishda pasaytiradi. Ikkinchidan, o'ta nozik ishlov berish va interfaol birikmalar. Olmosning haddan tashqari qattiqligi barcha nozik bosqichlar uchun maxsus uskunalar va jarayonlarni talab qiladi, bu esa ishlov berish to'sig'ini oshiradi. Bundan tashqari, olmos va mis o'rtasidagi zaif interfaal bog'lanish barqaror birikmaga erishish va uzoq muddatli ishonchli ishlashni ta'minlash uchun titanium yoki volfram qoplamasi kabi interfeysni o'zgartirish usullarini talab qiladi.
Hozirgi AI chipining quvvat iste'moli "uch yil ichida uch baravar" sur'atda o'sib bormoqda va 3D stackingning keng qo'llanilishi qatlamlararo issiqlik to'planishi va mahalliylashtirilgan issiq nuqtalarni tobora ko'proq e'tiborga oldi. Ushbu issiq nuqtalar ishlashning pasayishi va chastotani majburiy qisqartirishning asosiy sababidir. Shuni aniqlab olish kerakki, olmosli issiqlik tarqalishi va suyuqlikni sovutish o'rnini bosuvchi emas, balki bir-birini to'ldiruvchi echimlardir: olmos haddan tashqari mahalliy issiqlik oqimlarini tekislash va issiq nuqta to'planishini bartaraf etish uchun xizmat qiladi-yaqin atrofdagi issiqlik kontsentratsiyasini bartaraf qiladi-, suyuq sovutish esa tizimdan bir xilda tarqaladigan issiqlikni olib tashlaydi.
Mahalliy olmos issiqlik tarqalishining sanoat zanjiri yuqori oqimdagi xom ashyoning mustahkamligini, ammo quyi oqimdagi asosiy jarayonlarda nisbatan zaiflikni ko'rsatadi. Sintetik olmosning yuqori oqimida Xitoyning katta maydondagi polikristalli olmos uchun texnik imkoniyatlari xorijdagi hamkasblari bilan teng yoki ba'zi ko'rsatkichlar bo'yicha ham oldinda. Biroq, gofret darajasidagi lehimsiz to'g'ridan-to'g'ri bog'lash va past issiqlikka chidamli jarayonni aniq boshqarish kabi quyi oqimdagi asosiy texnologiyalarda bo'shliqlar mavjud.
Narxlari nuqtai nazaridan, MPCVD uskunasining yuqori elektr iste'moli ommaviy ishlab chiqarish uchun asosiy xarajat bosimi hisoblanadi. Buni hal qilish uchun SF Diamond, Huanghe Whirlwind va Huifeng Diamond kabi etakchi mahalliy kompaniyalar Shinjon va Ichki Mo'g'uliston kabi elektr energiyasi arzon bo'lgan mintaqalarda ishlab chiqarish quvvatlarini strategik ravishda oshirib, arzon energiya, katta kamerali ishlab chiqarish uskunalari va ishlab chiqarish xarajatlarini doimiy ravishda kamaytirish uchun xususiy texnologik ishlanmalardan foydalanadi.
Umuman olganda, sun'iy intellekt chiplarida energiya iste'moli tobora ortib borayotgan tendentsiyani hisobga olgan holda, an'anaviy misga asoslangan issiqlik tarqalish materiallari jismoniy ishlash chegaralariga yetdi va keyingi avlod yuqori darajadagi chiplari talablariga deyarli javob bera olmaydi. Olmos o'zining ultra-yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi va past issiqlik mos kelmasligining noyob kombinatsiyasi bilan ilg'or AI chiplari uchun samarali issiqlik boshqaruv yechimi sifatida ajralib turadi.