AI রেস তীব্র হওয়ার সাথে সাথে উচ্চ-GPU চিপগুলির পাওয়ার খরচ নাটকীয়ভাবে বাড়তে থাকে৷ NVIDIA-এর H100 একক-কার্ড পাওয়ার ড্র 700 W-এ পৌঁছেছে, নতুন ব্ল্যাকওয়েল সিরিজ এটিকে 1000-1400 W-এ ঠেলে দিয়েছে, এবং সর্বশেষ Vera Rubin আর্কিটেকচারের GPU-এর সর্বোচ্চ শক্তি খরচ 2300 W-এর বেশি। এই ধরনের চরম শক্তির স্তরগুলি AI-এর পরবর্তী উন্নয়নের জন্য একটি বড় বাধা হয়ে দাঁড়িয়েছে।
বর্তমানে, সার্ভার-স্তরের তাপ ব্যবস্থাপনার জন্য শিল্পে তরল কুলিং এবং নিমজ্জন কুলিং ব্যাপকভাবে গৃহীত হয়। যাইহোক, এই পদ্ধতিগুলি কাছাকাছি-চিপ স্থানীয় তাপ সঞ্চয়ের মৌলিক সমস্যা সমাধান করতে পারে না। ক্রমাগত হট স্পটগুলি ফ্রিকোয়েন্সি থ্রটলিং এবং কর্মক্ষমতা হ্রাসের দিকে পরিচালিত করে, উচ্চ-সম্পন্ন AI চিপগুলির ক্ষমতাকে মারাত্মকভাবে সীমিত করে। ডায়মন্ড-ভিত্তিক তাপ অপচয় প্রযুক্তি এই চ্যালেঞ্জটি অতিক্রম করার জন্য একটি কার্যকর পথ হিসাবে আবির্ভূত হয়েছে।
বাজারে একটি সাধারণ ভুল ধারণা হল যে হীরার প্রাথমিক সুবিধা হল এর উচ্চ তাপ পরিবাহিতা। বাস্তবে, হীরার মূল প্রতিযোগীতা তার দ্বৈত ক্ষমতার মধ্যে নিহিত: অতি-উচ্চ তাপ পরিবাহিতা এবং চিপ সামগ্রীর সাথে চমৎকার তাপীয় সম্প্রসারণ মেলে-একটি সংমিশ্রণ যা তামা, রৌপ্য এবং সিলিকন কার্বাইডের মতো প্রথাগত উপকরণগুলি সহজেই অর্জন করতে পারে না৷
মূল তথ্য দেখায় যে CVD একক-ক্রিস্টাল হীরার তাপ পরিবাহিতা 2000 W/(m·K) এর বেশি এবং সমস্থানিকভাবে বিশুদ্ধ সংস্করণগুলি প্রচলিত তামার তুলনায় 3000 W/(m·K)-এর বেশি। এমনকি আরও সমালোচনামূলকভাবে, হীরা অসামান্য তাপীয় সামঞ্জস্য প্রদান করে: এর তাপ সম্প্রসারণের সহগ (CTE) হল মাত্র 1.0–1.1 ppm/K, সিলিকনের 2.6 ppm/K এর সাথে ঘনিষ্ঠভাবে মেলে, যার ফলে তাপীয় অমিল মাত্র 1.5 ppm/K। বিপরীতে, তামা, সাধারণত শিল্পে ব্যবহৃত হয়, এর CTE 16.5–17 ppm/K, যা প্রায় 14 ppm/K-এর মাত্রার ক্রম হীরার চেয়ে বেশি সিলিকনের সাথে অমিল দেয়।
বর্তমান AI চিপগুলি সাধারণত 2.5D এবং 3D স্ট্যাকিং প্রক্রিয়াগুলি গ্রহণ করে, যা স্তরগুলির মধ্যে তাপ উত্সগুলিকে ঘনীভূত করে এবং তাপীয় ক্রসস্টালকে আরও খারাপ করে। তামা-ভিত্তিক কাঠামো, তাদের বড় তাপীয় অমিল সহ, বারবার তাপমাত্রা সাইক্লিংয়ের অধীনে ক্রমাগত সম্প্রসারণ এবং সংকোচনের মধ্য দিয়ে যায়, যা সহজেই সোল্ডার-জয়েন্ট ক্লান্তি এবং ইন্টারফেসিয়াল ক্র্যাকিং-চিপের নির্ভরযোগ্যতা এবং জীবনকালের সাথে উল্লেখযোগ্যভাবে আপস করে। ডায়মন্ড, এর খুব কম তাপীয় অমিলের জন্য ধন্যবাদ, চিপ ইন্টারফেসে মৌলিকভাবে তাপীয় চাপ কমায় এবং প্যাকেজিং ব্যর্থতার ঝুঁকি এড়ায়, এটিকে উচ্চ-সম্পন্ন AI চিপ বিবর্তনের প্রবণতার সাথে ভালভাবে সামঞ্জস্যপূর্ণ করে তোলে।
পলিক্রিস্টালাইন হীরা 1000-2200 W/(m·K) এর তাপ পরিবাহিতা অর্জন করে একক-ক্রিস্টাল হীরার মতো একই CTE সহ, এবং এটি কম খরচে বড় আকারে উত্পাদিত হতে পারে, এটি AI সার্ভারগুলিতে তাপ ডুবে যাওয়ার কারণে এটিকে বড় আকারে স্থাপনের জন্য উপযুক্ত করে তোলে। ডায়মন্ড-কপার কম্পোজিটগুলি 500-650 W/(m·K) এর তাপ পরিবাহিতা অফার করে, যার সাথে টিউনেবল CTE এবং ভাল মেশিনিবিলিটি{5}}একটি খরচ-কার্যকর আপস যা "উচ্চ তাপ পরিবাহিতা কিন্তু দুর্বল চিপ সামঞ্জস্য" এর ঐতিহ্যগত দ্বিধাকে সমাধান করে।
এই অসামান্য উপাদান সুবিধা থাকা সত্ত্বেও, শিল্প গ্রহণ এখনও দুটি মূল প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি।
প্রথমত, ইন্টারফেসিয়াল থার্মাল রেজিস্ট্যান্স। একটি বিস্তৃত ভ্রান্ত ধারণা রয়েছে যে হীরা জড়িত যে কোনও উপাদান স্বয়ংক্রিয়ভাবে তামার চেয়ে পাঁচ গুণ বেশি শীতল সরবরাহ করে। বাস্তবে, দুর্বল বন্ধন প্রক্রিয়াগুলি খুব উচ্চ ইন্টারফেসিয়াল তাপ প্রতিরোধের সৃষ্টি করতে পারে, হীরার অন্তর্নিহিত উচ্চতর পরিবাহিতাকে অস্বীকার করে এবং তাপ অপচয়ের কার্যকারিতাকে মারাত্মকভাবে হ্রাস করতে পারে। দ্বিতীয়, অতি-নির্ভুল মেশিনিং এবং ইন্টারফেসিয়াল কম্পাউন্ডিং। ডায়মন্ডের চরম কঠোরতা সমস্ত নির্ভুল পদক্ষেপের জন্য বিশেষ সরঞ্জাম এবং প্রক্রিয়াগুলির প্রয়োজন করে, প্রক্রিয়াকরণ বাধা বাড়ায়। অধিকন্তু, হীরা এবং তামার মধ্যে দুর্বল ইন্টারফেসিয়াল বন্ধনের জন্য স্থিতিশীল যৌগিকতা অর্জন করতে এবং দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্য অপারেশন নিশ্চিত করতে টাইটানিয়াম বা টাংস্টেন আবরণের মতো ইন্টারফেস পরিবর্তন কৌশল প্রয়োজন।
বর্তমান AI চিপ পাওয়ার খরচ "তিন বছরে তিনগুণ" হারে বৃদ্ধি পাচ্ছে এবং 3D স্ট্যাকিংয়ের ব্যাপক গ্রহণের ফলে আন্তঃস্তরের তাপ সঞ্চয় এবং স্থানীয় হট স্পটগুলি ক্রমবর্ধমানভাবে বিশিষ্ট হয়ে উঠেছে। এই হট স্পটগুলি কর্মক্ষমতা হ্রাস এবং বাধ্যতামূলক ফ্রিকোয়েন্সি হ্রাসের প্রাথমিক কারণ। এটি স্পষ্ট করা গুরুত্বপূর্ণ যে হীরার তাপ ছড়ানো এবং তরল শীতলকরণ বিকল্প নয় বরং পরিপূরক সমাধান: হীরা চরম স্থানীয় তাপ প্রবাহকে সমতল করে এবং হট-স্পট জমা হওয়াকে দূর করে-নিকট-জাংশন তাপের ঘনত্বকে সম্বোধন করে-যখন তরল শীতলকরণ তাপকে দূর করে তাপকে সরিয়ে দেয়। প্রত্যাখ্যান
গার্হস্থ্য হীরা তাপ অপব্যয়কারী শিল্প শৃঙ্খল উজানের কাঁচামালে শক্তির একটি প্যাটার্ন দেখায় তবে নিম্নধারার মূল প্রক্রিয়াগুলিতে আপেক্ষিক দুর্বলতা দেখায়। আপস্ট্রিম সিন্থেটিক হীরা বৃদ্ধিতে, বৃহৎ-এলাকার পলিক্রিস্টালাইন হীরার জন্য চীনের প্রযুক্তিগত সক্ষমতা বিদেশী সমকক্ষের সমতুল্য, বা কিছু মেট্রিক্সে এমনকি এগিয়ে। যাইহোক, ওয়েফার-লেভেল সোল্ডারলেস ডাইরেক্ট বন্ডিং এবং সুনির্দিষ্ট নিম্ন-তাপ-প্রতিরোধ প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণের মতো ডাউনস্ট্রিম কী প্রযুক্তিতে ফাঁক রয়ে গেছে।
খরচের পরিপ্রেক্ষিতে, MPCVD সরঞ্জামের উচ্চ বিদ্যুত খরচ হল ব্যাপক উৎপাদনের জন্য প্রাথমিক খরচের চাপ। এর সমাধানের জন্য, SF ডায়মন্ড, Huanghe Whirlwind, এবং Huifeng Diamond-এর মতো নেতৃস্থানীয় দেশীয় কোম্পানিগুলি কৌশলগতভাবে কম বিদ্যুতের দাম সহ জিনজিয়াং এবং অভ্যন্তরীণ মঙ্গোলিয়ার মতো অঞ্চলগুলিতে উত্পাদন ক্ষমতা তৈরি করছে, সস্তা শক্তি, বৃহৎ-চেম্বার উত্পাদন সরঞ্জাম, এবং ক্রমাগত উত্পাদন খরচ কমাতে মালিকানাধীন প্রক্রিয়া বিকাশ করছে।
সামগ্রিকভাবে, AI চিপগুলিতে ক্রমবর্ধমান বিদ্যুতের খরচের প্রবণতাকে বিবেচনা করে, ঐতিহ্যগত তামা-ভিত্তিক তাপ অপচয়কারী উপাদানগুলি তাদের শারীরিক কর্মক্ষমতা সীমাতে পৌঁছেছে এবং পরবর্তী প্রজন্মের উচ্চ-সম্পদ চিপগুলির চাহিদা খুব কমই মেটাতে পারে৷ ডায়মন্ড, অতি-উচ্চ তাপ পরিবাহিতা এবং নিম্ন তাপীয় অমিলের অনন্য সমন্বয় সহ, উন্নত AI চিপগুলির জন্য একটি কার্যকর তাপ ব্যবস্থাপনা সমাধান হিসাবে দাঁড়িয়েছে।