По мере постоянного повышения удельной мощности чипов для высокопроизводительных вычислений и искусственного интеллекта теплоотвод становится всё более важным фактором, ограничивающим производительность систем. Новые материалы с более высокими теплопроводностными характеристиками начинают привлекать внимание промышленности, и среди них алмаз, обладающий чрезвычайно высокой теплопроводностью, считается одним из потенциальных материалов высокого класса для теплоотвода.
В течение длительного времени применение алмаза в целях теплоотвода оставалось в основном на стадии исследования материалов или небольших экспериментальных проектов, а прогресс в промышленном внедрении был относительно медленным. Одной из важных причин этого является то, что использование чистого алмаза по-прежнему сопряжено с реальными проблемами в плане структурной стабильности, технологичности обработки и совместимости с полупроводниковыми устройствами. Поэтому в последние годы отрасль постепенно переориентировалась на композитные материалы, сочетая алмаз с другими инженерными материалами для повышения общей технологичности и структурной стабильности.
В связи с этими проблемами создание композитных материалов стало одним из важнейших технологических направлений последних лет.
В июне 2025 года мировой гигант в области материалов представил композитный материал на основе алмаза и керамики из карбида кремния. Благодаря включению алмаза в систему керамики на основе карбида кремния этот материал обеспечивает высокую теплопроводность при одновременном повышении структурной стабильности. Согласно информации, раскрытой компанией, теплопроводность такого композитного материала может достигать примерно 800 Вт/м·К, что значительно превышает показатели традиционных медных материалов. Кроме того, поскольку карбид кремния сам по себе обладает хорошей механической прочностью и химической стабильностью, данная композитная система способна сохранять стабильные характеристики даже в условиях высоких температур и сложных эксплуатационных условий.
С точки зрения структуры материала данная концепция не заключается в простом использовании алмаза в качестве теплоотводящего элемента, а в том, чтобы с помощью керамической композитной структуры сделать алмаз частью теплопроводящей сети, одновременно используя карбид кремния для обеспечения механической опоры. Это позволяет не только сохранить высокую теплопроводность, но и в определенной степени улучшить технологичность обработки материала и конструктивные возможности.
После представления материала соответствующие технологии начали постепенно находить применение в конкретных теплоотводящих конструкциях. В январе 2026 года было представлено ещё одно решение для управления тепловым режимом на основе алмаза, которое можно напрямую припаивать к полупроводниковым чипам. Особенность данного решения заключается в том, что алмазный теплоотводящий слой соединяется с чипом посредством прямой припайки, что позволяет снизить тепловое сопротивление, возникающее при использовании традиционных теплопроводящих интерфейсных материалов. Согласно опубликованным компанией данным, такая конструкция позволяет снизить тепловое сопротивление на границе раздела до 99 % и поддерживает чипы размером до 100 мм в квадрате.
Внедрение микроканальной жидкостной системы охлаждения в конструкции радиаторов стало одним из технологических направлений, которое в последние годы постепенно набирает популярность в центрах обработки данных и высокомощном электронном оборудовании. Благодаря формированию внутри радиатора микроканалов микрометрового размера, которые обеспечивают непосредственный контакт охлаждающей жидкости с зонами тепловыделения, удается значительно повысить эффективность теплообмена. Однако при недостаточной механической прочности самого материала сложная структура каналов может вызвать проблемы с надёжностью как при обработке, так и в ходе длительной эксплуатации. Поэтому комбинированное использование алмаза и карбида кремния позволяет в определённой степени решить проблему сложности обработки сложных структур из чистого алмаза, сохраняя при этом высокую теплопроводность.
С точки зрения инженерного проектирования основная идея такой конструкции заключается в объединении «материалов с высокой теплопроводностью» и «сложных структур потоков», благодаря чему материал не только выполняет функцию теплового рассеивания, но и может участвовать в проектировании всей системы охлаждения. По сравнению с традиционными медными охлаждающими пластинами такие композитные охлаждающие пластины имеют определенные отличия как по теплопроводности, так и по конструкции, поэтому они в основном предназначены для электронных систем с высокой плотностью теплового потока, таких как высокопроизводительное вычислительное оборудование или силовые электронные устройства.
Если рассматривать развитие с точки зрения временной шкалы, можно увидеть довольно четкую траекторию технического прогресса. Выпущенный в 2025 году композитный материал на основе алмаза и карбида кремния в основном относится к технологической базе на уровне материалов, и его основная задача заключалась в решении проблемы структурной стабильности алмазных теплоотводящих материалов при инженерном применении. Впоследствии, в начале 2026 года, соответствующие материалы начали использоваться в системах терморегулирования на уровне микросхем, что позволило снизить тепловое сопротивление на границе раздела за счет прямого соединения. А в марте 2026 года были представлены продукты с жидкостным охлаждением, в которых данная система материалов была дополнительно применена в системах охлаждения на системном уровне, что позволило интегрировать их с технологией жидкостного охлаждения.
Промышленное внедрение алмазных теплоотводящих материалов все еще находится на относительно ранней стадии, однако уже появились конкретные инженерные исследования в таких направлениях, как конструкция композитных материалов, контроль теплового сопротивления на границе раздела и интеграция с системами жидкостного охлаждения. По мере дальнейшего повышения удельной мощности микросхем важной задачей для будущего развития технологий теплоотвода останется поиск баланса между характеристиками материалов, конструкционным проектированием и системным теплоотводом.
