SEMICON Taiwan 2026》100美元的材料解決5萬美元GPU的問題 人工鑽石在散熱領域異軍突起

半導體

輝達的Rubin系列伺服器開始正式交機,台積電、三星、英特爾,持續往2奈米、1奈米等先進製程賽道競爭,但它們都有共識,如果不解決散熱問題,更多的電晶體在一個晶片上,只會是一場災難,再先進的製程都沒有用。

人工鑽石的散熱效用是銅的5倍、矽的20倍,這件事情是由清華大學曾永華博士在美國相關研究時逐步發現,恰好新竹的晶圓廠都想解決散熱的問題。

曾永華指出,GPU比HBM更需要散熱,電晶體越靠越近,以及需要高密集運算,熱點會不平均,將遇到忽冷忽熱的問題,不但晶片可能會翹曲,也導致效能不穩定,而鑽石材質可以快速的把熱均攤開來。

一個團隊就這麼誕生了,由清華大學曾永華博士的帶領下,結合環球晶的晶圓片、宏碩的焊接技術、卓昌半導體公司 Diamond X的鑽石技術和全球領先自研的微波等離子化學氣相沉積(Microwave Plasma CVD)印度專業廠商SP3 Technologies LLP提供人工鑽石材料。

SEMICON Taiwan 2026展上由清華大學教授曾永華團隊開發的人工鑽石散熱應用成果豐碩,具有解決GPU散熱問題的能力。(攝影/鄭國強)

曾永華指著一顆50克拉的人工鑽石再指向旁邊灰色的薄片說,我們把鑽石壓成片,下面搭配銅板,挖出溝槽,液冷從溝槽過去,鑽石把均勻出來的熱靠液冷帶走,就達到散熱的效果。

他強調,一片人工鑽石壓片,市場行情大致在100美元上下,但卻能讓動則以3萬美元、5萬美元的GPU帶來穩定的散熱效果,因此現在各大晶圓廠都非常有興趣研發,台積電的競爭對手,美系晶圓廠也正在開發類似的技術,也是把人工鑽石當成散熱的潛在材料,換句話說台灣正在和國際一線業者競爭。

人工鑽石在科技業應用其實非常廣,例如量子電腦可以採用紅寶石等等,圖為50克拉的人工鑽石。(攝影/鄭國強)

卓昌半導體公司發言人杜雨潔表示,鑽石絕佳的導熱特性,是晶片散熱最佳材料,CVD鑽石將為AI及半導體產業帶來革命性的突破。

曾永華說,現在是處理GPU散熱的問題,在先進封測也有應用的潛力,未來當導入矽光子的時候,對溫度要求是「恆溫」,否則將影響光的效能,人工鑽石又有發揮的餘地,因此現在正和某些大半導體廠,共同努力全面的研發當中。

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