AI チップの消費電力が急増し続けているため、{0}現在 1 つのチップで数キロワットの電力が消費され、驚異的な熱が発生しています-従来の銅製ヒートシンクと従来の液体冷却は物理的な限界に近づいており、これ以上のパフォーマンス向上の余地はほとんどありません。しかし、ダイヤモンドは銅の数倍の熱伝導率を持ち、現在知られている中で最も優れた熱伝導性材料です。過去 2 年間にわたり、ダイヤモンド-ベースの放熱技術は研究室から工場現場へ移行し始め、ハイエンド AI サーバーを冷却するための新しいホットスポットとして浮上しました。-
しかし、ここが重要なポイントです。ダイヤモンドの放熱が実際に利益を生み、大規模な導入が達成できるかどうかは、理論上のパフォーマンスの優位性によって決まるわけではありません。{0}}それは、機器やプロセスが実行可能かどうか、コストを削減できるかどうか、サプライ チェーン全体で誰が勝ち、誰が負けるかという 3 つの現実的な問題に帰着します。-世界-正しく理解すれば、これは長期的な産業革命となります。-誤解すると、それは単なる過大評価された概念です。
2つの技術ルート：CVDが絶対的な主流
合成ダイヤモンドは 2 つの方法で製造されます。
HPHT (高圧高温): グラファイトはダイヤモンドを「絞り出す」ために高圧、高温条件にさらされます。{0}高収率と低コストを実現しますが、結晶純度には限界があり、サイズにも制限があります。このルートは、研磨剤やラボで製造されたジュエリーなどのローエンドの用途にのみ適しており、半導体の熱放散の要件を満たすことはできません。{4}
CVD（化学蒸着）: ダイヤモンドは、特定の条件下でガスから「成長」します。 CVD バリアントの中には、MPCVD（マイクロ波プラズマCVD）最高の熱伝導率を備えた高純度、大面積のダイヤモンドを生産できるため、AI チップ ヒートシンクの現在の主流となっています。-
解決すべき重大な誤解:ジュエリー-グレードのCVDダイヤモンドそして放熱用の半導体-グレードのCVDダイヤモンド根本的に異なります。どちらも MPCVD 装置を使用して生産されますが、プロセスパラメータ、制御基準、および品質要件は完全に別のシステムに属します。ジュエリー-グレードの製品は、消費者市場をターゲットとして、光学的な外観-色、透明度、カット-に重点を置いています。対照的に、半導体の放熱に使用されるダイヤモンドは、不純物含有量、構造の安定性、熱伝導率の均一性について非常に厳格な管理が要求され、その寸法精度と性能の一貫性基準は宝飾品の基準をはるかに上回っています。大規模な設備変更なしにジュエリーの生産ラインがヒートシンクの製造に直接転換することを期待することは、まったく現実的ではありません。
MPCVD装置：サプライチェーンの「ボトルネック」工作機械
MPCVDはダイヤモンドヒートシンクを製造するための中核装置です。以前は完全に輸入に依存しており、1 台あたりの価格は 1,000 万人民元以上、リードタイムは 12 ～ 18 か月でした。現在、国産機器の価格は 300～500 万人民元まで下がり-40% 以上削減-され、参入障壁は大幅に下がっています。
ただし、次のことに注意してくださいより安価な機器はより安価な製品と同じではありません。設備の減価償却費は、ダイヤモンドの材料コストの 30 ～ 40% を占める可能性があります。より安価なハードウェアは最初のステップにすぎません。歩留まりが改善しない場合、節約されたお金はスクラップされる不合格品によって食いつぶされてしまいます。設備コストの削減とプロセスの成熟度の両方が並行して進む場合にのみ、最終的に製品価格を真に下げることができます。-
成長プロセス: 中心となるノウハウ-
生産量を増やすには、成長速度を速めたり、メタン濃度を高めたり、圧力を上げることができます。-ただし、パラメータを上げすぎると、ダイヤモンドにグラファイト相、「すす」、その他の不純物が発生し、ウェーハ全体が台無しになります。したがって、機器は単なる基礎です。本当の差別化要因は、メーカーが温度、ガス比、圧力をどのように動的に制御するかにあります。-これは、リーダーとグループを区別する厳重に保護された中心的なノウハウです。-
バリューチェーンで誰が儲かるのか: 中流
サプライ チェーンは 3 つのセグメントに分かれています。上流(原料+MPCVD装置)、中流(ヒートシンクの製造と仕上げ)、および下流(モジュール統合 + 顧客検証)。中流は次のことを担当します50–60%業界の価値を高め、絶対的な中核となります。
上流：20～30％を占めます。単結晶 CVD および高純度粉末の粗利益率は 40～60% であり、強い利益弾力性を備えています。{3}しかし、利益率は変動しやすく、設備のアップグレードや原材料価格の変動の影響を受けやすいため、このセグメントはセクター全体を支えるには不十分です。
中流：最も高いバリアと最高のマージン。単結晶ダイヤモンド ヒートシンクの粗利益は次のとおりです。-50–70%;多結晶とダイヤモンド{0}}の複合材料が使用されます30–50%。最も実行可能な短期的な解決策は次のとおりです。-ダイヤモンド-銅複合材料-単結晶ダイヤモンド-は優れた性能を提供しますが、大面積での収率は低く、大量採用するには価格が高すぎます。{2}複合材は、加工とパッケージングを容易にする代わりに熱伝導性をある程度犠牲にし、既存のサーバー生産ラインへの直接統合を可能にし、現在の小規模バッチ導入の中核となっています。-
中流の問題点はバックエンド プロセスに集中しています。ダイヤモンドと銅は本質的に相溶性がなく、結合が悪く、断熱層抵抗を生み出す空隙を形成する傾向があり、放熱性能を大幅に低下させます。{0}さらに、ダイヤモンドは超硬質材料（硬度スケールで 10 にランクされる）であり、精密加工は時間がかかり、工具の消耗が早く、コストが高くなります。-これらの要因が障壁を大幅に高めます。
下流：10～20％を占め、粗利益率は20～30％。これには、技術的な障壁が低い組み立て、テスト、その他のサポート作業が含まれます。本当の隠れた障壁はエンドユーザー コンピューティング メーカーにあり、{6}}検証サイクルが長くて厳格であるため、-これが大量導入に対する最大のボトルネックとなっています。
国内生産力
生産能力の点では、中国には絶対的な供給が十分にありますが、{0}ハイエンドのプロセスでは不十分です。{1}海外のリーダーたちはこんな感じエレメント 6、コヒーレント、アカッシュ システム成熟したテクノロジーエコシステムを持っています。特に Akash Systems はすでに商用納品を完了しており、製品は NVIDIA および AMD GPU サーバーに導入され、クラウド プロバイダに現場で導入され、完全な閉ループ ソリューションを形成しています。{{2}
中国は世界最大の合成ダイヤモンド生産国であり、新疆と内モンゴルは電力コストの安さから中核的な生産拠点として台頭している。多くの国内企業は小規模なバッチ試験を実施し、検証用のサンプルを送ってきましたが、この業界は長い間、研磨材と宝飾品に焦点を当てており、半導体-グレードのハイエンド アプリケーションが占めるシェアはごくわずかです。-
中国の本当の弱点はフロントエンドの結晶成長ではない-（ダイヤモンドのブランクを製造できます）-それは次の場所にありますバックエンド プロセスと検証システム-。国内企業のほとんどは、表面メタライゼーション、低ダメージの精密加工、異種接合などの重要なステップで立ち往生しています。-さらに、海外市場は標準化された熱信頼性検証システムの恩恵を受けていますが、中国には統一された試験基準がなく、検証要件が顧客ごとに大きく異なるため、市場投入までの時間が大幅に長くなります。--
現在、中国は機器のローカライゼーションと電力コストの優位性によって巻き返しを図っていますが、業界はまだサンプルと小規模の-バッチ検証段階-にあり、従来の冷却ソリューションの大規模な置き換えにはまだ程遠いです。-