Diamond Foundry chế tạo thành công tấm wafer kim cương đơn tinh thể 200mm đầu tiên trên thế giới

Kim cương sở hữu khả năng làm mát đặc biệt nhờ độ dẫn nhiệt tuyệt vời, với vật liệu này được ước tính có khả năng dẫn điện tốt hơn ít nhất năm lần so với đồng. Do đó, Diamond Foundry, một công ty chuyên về kim cương nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, đã công bố tấm wafer kim cương đơn tinh thể (SCD) 200mm đầu tiên trên thế giới. SCD 200mm có kích thước wafer tương đương với các xưởng đúc bán dẫn sử dụng cho các quy trình cũ, với công ty tự hào tuyên bố trên trang web của mình rằng "Kim cương đơn tinh thể đã bước sang kỷ nguyên quy mô wafer." Đây là một phần nỗ lực nhằm sản xuất SCD ở quy mô lớn để có thể sử dụng cho việc làm mát chất bán dẫn, đặc biệt là khi công suất ngày càng tăng của chip AI cũng dẫn đến các vấn đề nhiệt cực lớn.

Điều làm cho tấm wafer SCD 200mm của Diamond Foundry khác biệt so với các loại kim cương nuôi cấy trong phòng thí nghiệm khác là nó được tạo ra như một miếng đơn tinh thể chất lượng cao thay vì một viên đá đa tinh thể. Mặc dù loại trước rất khó sản xuất, nhưng đây là yếu tố cho phép kim cương trở thành chất dẫn nhiệt cực kỳ hiệu quả đồng thời vẫn giữ được các tính chất cách điện của nó - hiệu quả này sẽ giúp cắt giảm các điểm nóng, biến SCD thành một giải pháp tuyệt vời để làm mát chip AI.

Công ty cũng cho thấy trong một biểu đồ rằng hiện nay người ta cho rằng có thể tạo ra tấm wafer SCD D300 trước năm 2030, phù hợp với kích thước của các wafer được sử dụng trong các quy trình nút hàng đầu. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng mẫu được công ty hiển thị vẫn chưa được đánh bóng, có nghĩa là nó vẫn cần phải trải qua một số quy trình để làm cho nó phù hợp với các nhà sản xuất chip.

Mặc dù công ty được thành lập vào năm 2012, công ty cũng ghi nhận công sức của các nhà khoa học đã giải quyết vấn đề quy mô của SCD kể từ đầu những năm 2000. "Đây là một trong những cột mốc mà một khi dường như là gần như không thể. Hàng trăm kỹ sư, nhà khoa học và kỹ thuật viên của DF đã góp phần giúp chúng ta đạt được điều này. Đó là kết quả tích lũy của vô số thí nghiệm, thất bại, phát minh, máy móc được xây dựng lại và những hiểu biết sâu sắc trong hơn một thập kỷ," CEO Diamond Foundry Martin Roscheisen cho biết.

"Stefan và Martin theo đuổi mục tiêu này trong 25 năm. Có rất nhiều ví dụ trong công nghệ về một người gắn bó với một thách thức khoa học thực sự khó khăn với mức độ kiên trì đó. Họ tiếp tục khi quan điểm phổ biến cho rằng kim cương đơn tinh thể đơn giản là không thể được thực hiện ở quy mô này. Hôm nay, sự kiên trì cho thấy kim cương đơn tinh thể D200mm đầu tiên từ trước đến nay. Và trên hết, nó cũng làm cho D300mm có thể dự đoán được."

Diamond Foundry không phải là công ty duy nhất nhận ra tiềm năng của kim cương nuôi cấy trong phòng thí nghiệm để làm mát chất bán dẫn. Akash Systems đã bảo đảm khoản tài trợ 18,2 triệu USD theo Đạo luật CHIPS vào năm 2024 để sản xuất Gallium Nitride kết hợp với kim cương tổng hợp, mà hãng tuyên bố sẽ làm giảm nhiệt độ xuống 20 độ C. Tập đoàn De Beers, nổi tiếng với các mỏ kim cương ở Châu Phi, cũng đang xây dựng một vật liệu composite kim cương mạ đồng nhằm cải thiện hiệu quả làm mát cho AI, điện toán hiệu năng cao và các thiết bị RF GaN. Thậm chí Frore Systems, nổi tiếng với bộ làm mát thể rắn, cũng đang lao vào các tấm lạnh làm mát bằng nước truyền kim cương cho các GPU AI thế hệ tiếp theo của Nvidia.