Il futuro sviluppo del diamante nel campo dei semiconduttori segue generalmente un trend graduale di "prima dissipazione del calore, poi innovazioni nei dispositivi". Nel breve termine, la crescita di valore elevato-si concentra sulla dissipazione del calore dei chip AI, mentre l'obiettivo a medio{2}}-lungo-termine è l'industrializzazione dei semiconduttori di potenza al diamante. Le direzioni di sviluppo specifiche sono le seguenti:
1. Breve-termine (1-5 anni): la dissipazione del calore dei chip AI vedrà una crescita esplosiva, accelerando l'industrializzazione.
Con l'aumento della richiesta di potenza di calcolo per i modelli di intelligenza artificiale di grandi dimensioni, il consumo energetico del singolo-chip ha superato i 1400 W, spingendo i tradizionali materiali di dissipazione del calore ai loro limiti fisici. La dissipazione del calore del diamante è attualmente l'unica soluzione in grado di soddisfare le esigenze di dissipazione del calore lungo l'intera catena di fornitura.
La dimensione del mercato si espanderà rapidamente. Si prevede che il mercato globale della dissipazione del calore dei diamanti raggiungerà i 15,2 miliardi di dollari entro il 2030, con un rapido aumento del tasso di penetrazione, espandendosi gradualmente dal settore militare e aerospaziale alle GPU AI commerciali, ai data center e all'elettronica di consumo di fascia alta-. Le aziende nazionali cinesi hanno già iniziato ad espandere la produzione per soddisfare l’aumento della domanda. Nel 2026, si prevede che il volume dei test a monte aumenterà di oltre cinque volte rispetto all'anno precedente-su-anno e i principali produttori hanno già pianificato la messa in produzione di nuovi stabilimenti.
La direzione tecnologica si sta evolvendo verso substrati più grandi e si prevede che i dissipatori di calore in diamante di-sintesi a costi inferiori. 8-in pollici raggiungeranno la produzione di massa entro il 2027, con costi in graduale diminuzione per soddisfare i requisiti di dissipazione del calore degli imballaggi avanzati. La tecnologia dei materiali compositi diamante/metallo è matura, con coefficienti di espansione termica controllabili con precisione e perfetta compatibilità con i chip di silicio, diventando gradualmente la configurazione standard per chip di fascia alta-e ad alta-potenza.
2. A medio-termine (5-10 anni): i semiconduttori di potenza diamantati diventano gradualmente disponibili sul mercato, raggiungendo scoperte rivoluzionarie nei campi di fascia alta.
Come materiale di base per i semiconduttori di quarta-generazione, il diamante presenta barriere tecnologiche più elevate, ma i suoi vantaggi prestazionali sono estremamente evidenti:
I primi a raggiungere la commercializzazione in scenari ad alta-tensione e ambienti estremi: le piattaforme ad alta-tensione da 800 V+ dei veicoli di nuova energia, l'elettronica aerospaziale e le comunicazioni satellitari hanno requisiti estremamente elevati per la resistenza dei dispositivi alla tensione e alla dissipazione del calore e sono meno sensibili al prezzo. Questi saranno i primi scenari applicativi per i dispositivi Diamond Power, migliorando direttamente l’efficienza di conversione di potenza dell’intero veicolo e riducendo le dimensioni e il peso del sistema di dissipazione del calore.
Continuano le innovazioni in termini di colli di bottiglia tecnologici: le sfide principali del doping di tipo n-e della preparazione di cristalli singoli di grandi-dimensioni vengono gradualmente superate. Si prevede che il Giappone commercializzerà il primo lotto di dispositivi Diamond Power tra il 2025 e il 2030. Il mio Paese inoltre porta avanti continuamente la ricerca e lo sviluppo delle tecnologie di base e ha raggiunto una mobilità dei fori a temperatura ambiente di 1650 cm²/(V·s), ponendo le basi per dispositivi ad alte-prestazioni.
