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基于金刚石热沉片的芯片级热界面优化:破解 AI 服务器热阻瓶颈

时间:2025-10-11浏览次数:592

金刚石散热技术与AI服务器液冷的结合,,,是应对AI高算力芯片功耗飙升的核心解决方案。。

一、、、互补性技术融合

液冷的物理瓶颈: GPU 单芯片功耗已达 1400W,,单机柜功率密度突破 135kW。。。。传统液冷方案(如冷板式)依赖铜基材料,,,热导率仅 400W/m・K,,,难以满足芯片级散热需求。。。。液冷系统的热阻主要集中在芯片 - 冷板界面(占总热阻 40% 以上)和冷却液循环效率。。。金刚石成为解决散热瓶颈的最优方案。。。

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金刚石的强化作用:

热导性能跃升:金刚石热导率达 1000-2200W/m・K,,,,是铜的 2.5-5 倍,,,且热膨胀系数(1.1×10⁻⁶/°C)与硅芯片高度匹配。。

系统级能效优化:金刚石冷却技术与液冷结合,,,可将 GPU 热点温度降低 10-20°C,,,风扇能耗减少 50%,,并支持 25% 超频,,金刚石散热 GPU 的 AI 算力较传统方案提升 3 倍。。。

结构设计革新:金刚石薄膜(厚度 5-30μm)可直接嵌入冷板或作为芯片封装层,,,,缩短热传递路径。。

芯片级散热:金刚石衬底(导热率2200 W/m·K)直接贴合GPU裸片,,降低热阻,,使结温下降60%。。。。

热界面材料():纳米金刚石涂层填充芯片与冷板间隙,,导热效率提升300%。。。。

冷却液增强剂:微米级金刚石颗粒添加至冷却液,,提升流体导热性能20%以上,,突破液冷系统热交换极限。。。

二、、、、系统级增效

金刚石从 “材料-界面-流体” 三层优化液冷:

材料层:替代铜合金基板,,,,减少热膨胀系数失配问题;

界面层:解决芯片与冷板接触热阻(传统仅1-5 W/m·K)

流体层:提升冷却液热容,,,,适配GB300定制化液冷模块

三耳重工是一家专注于宽禁带半导体材料研发、、、生产和销售的国家高新技术企业,,,,核心产品有多晶金刚石(晶圆级金刚石、、、金刚石热沉片、、、金刚石窗口片、、、、金刚石基复合衬底)、、单晶金刚石(热学级、、光学级、、、、电子级、、、硼掺杂)和金刚石复合材料等,,,引领金刚石及新一代材料革新,,,,赋能高端工业化应用,,,,公司产品广泛应用于激光器、、、、GPU/CPU、、医疗器械、、5G基站、、大功率LED、、新能源汽车、、、、新能源光伏、、航空航天和国防军工等领域。。

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