Главным стимулом роста выпуска синтетических алмазов, которые ценятся за способность повысить производительность современной электроники и вычислительных систем, может стать спрос производства микросхем, технологий терморегулирования и квантовых систем, сообщает Reuters.

Алмазы сочетают исключительно высокую теплопроводность, электрическую прочность, устойчивость к радиации и способность работать при высоких температурах. Для роста производительности и проблем теплоотвода в системах ИИ особенно важно первое свойство. Применение алмазов в производстве чипов может стать новым источником спроса, поскольку ИИ-вычисления генерируют все больше тепла.

Наиболее близкий к коммерческому внедрению сценарий — использование алмазов в системах охлаждения. Алмазные теплораспределители могут отводить тепло от процессоров, ускорителей и серверных модулей эффективнее многих традиционных материалов. По данным китайских исследователей, алмазно-медные охлаждающие модули увеличили теплоотвод чипов на 80% и подняли их производительность на 10%. Китайские СМИ сообщили, что Huawei и TSMC изучают возможность использования синтетических алмазов для охлаждения чипов, а Lenovo выпустила потребительский ноутбук с алмазо-медным охлаждающим материалом.

Более перспективное, но пока менее зрелое направление — применение алмазов как полупроводникового материала. Однако для чипов нужны пластины гораздо более высокой чистоты и с существенно более строгими допусками, чем для алмазов для режущего инструмента или ювелирных изделий.

Еще одно важное направление — квантовые технологии. Дефекты в кристаллической решетке алмаза, прежде всего азото-вакансионные NV-центры (nitrogen-vacancy center) позволяют при комнатной температуре создавать квантовые состояния и управлять ими. На их основе разрабатывают магнитометры, датчики, системы медицинской визуализации и компоненты квантовых вычислений.

Около половины мирового выпуска синтетических алмазов приходится на Китай. Местные производители рассчитывают перейти на технические алмазы для отвода тепла серверов, создания полупроводниковых подложек, а также высокоточных сенсоров и начинают перераспределять инвестиции. Примеры за пределами Китая: совместное предприятие компании Element Six (входит в De Beers Group) и японской Orbray, выпустившее трехдюймовые монокристаллические алмазные пластины; американская Frore Systems, которая представила многоступенчатую охлаждающую пластину со встроенным алмазным распределителем — LiquidJet Diamond; инвестиции Лип-Бу Тана в компанию Diamond Foundry, разрабатывающую алмазные пластины для чипов.

Но пока алмазные пластины дороги, а их внедрение связано с трудностями в производстве и требует перестройки части процессов в полупроводниковой отрасли. Тем не менее спрос растет. ЦОДы, все более «горячие» ИИ-чипы и квантовые сенсоры нуждаются в материалах с такими свойствами, которых не хватает традиционным решениям. Если производители смогут стандартизировать выпуск пластин высокой чистоты и снизить их стоимость, синтетические алмазы могут стать основным материалом электроники следующего поколения.