Be vario: kaip didelio šilumos laidumo deimantas leidžia greičiau ir patikimiau aušinti puslaidininkius

Grynas varis buvo naudojamas kaip puslaidininkinis šilumos išsklaidymo substratas keletą dešimtmečių, jo šilumos laidumas yra maždaug 400 W/m·K. Dabartinėje eroje, kai dirbtinio intelekto GPU viršija 1000 W, o SiC/GaN galios modulių šilumos srauto tankis viršija 1000 W/cm², pasiekta fizinė vario riba: negalima greitai išskleisti karštųjų taškų, pakyla lustų sandūros temperatūra, dėl ko sumažėja dažnis, o temperatūros padidėjimas 10 laipsnių sumažina patikimumą 50%. Pakuotė taip pat deformuojasi ir atsiskiria dėl CTE (16,7 ppm/laipsnis) ir silicio (2,6)/SiC neatitikimo.
Didelio šilumos laidumo sintetinis deimantas(polikristalinis CVD 1500–2000 W/m·K, monokristalinis IIa 2200–2400 W/m·K) yra 5–5,5 karto didesnis už vario, o CTE tik 1–2 ppm/laipsnis, todėl šiluminis neatitikimas su lustu yra beveik nulinis; tai taip pat yra elektrinis izoliatorius, leidžiantis tiesiogiai pritvirtinti plikas štampus, gali atlaikyti 1200 laipsnių ir 3,5 g/cm³ tankį (varis 9). CVD deimantinis aušintuvas sumažina GPU jungties temperatūrą 15–25 laipsniais, atlaisvindamas 10–22 % skaičiavimo galios; deimantinis -vario kompozitas (Deimantas/Cu, 40–60 % tūrio dalis) pasiekia 600–1000 W/m·K, subalansuodamas sąnaudas ir gamybos galimybes, ir tapo pagrindine AI serverių ir automobilių {{21}klasės SiC keitiklių gamybos jėga.

Pirkimo sprendimas: kalbama ne apie „keisti ar ne“, o „kaip sukonfigūruoti“.
Pavyzdinis HPC/RF GaN: vieno kristalo / daugia{0}}kristalinis CVD deimantinis aušintuvas + Ti/Pt/Au metalizavimas, šalia -sankryžos šilumos išsklaidymas;
Pagrindiniai dirbtinio intelekto serveriai / automobilių{0}}pagalba: deimantinis / vario sudėtinis substratas, CTE pritaikytas taip, kad atitiktų SiC;
Vakuuminės kameros ir laikikliai: volframo varis, molibdeno varis elektroninėms pakuotėms, titano lydinys plokštelių laikikliams ir vakuuminės krosnies komponentams.
Decentralizuoto pirkimo spąstai yra gana akivaizdūs: galios puslaidininkių gamykla atskirai įsigijo CVD deimantą, volframo vario substratą ir TC4 laikiklį. Trijų pristatymo tvarkaraščiai buvo 2 savaitės. Metalizavimas ant deimantų paviršiaus neatitiko standartų, todėl AuSn litavimo metu atsirado tuštumų, o visa partija buvo pašalinta. Kita gamykla nupirko gryno vario IHS ir deimantų kompozitą. Sąsajos šiluminė varža viršijo standartą, o lustai vis tiek sumažino dažnį.