Diamond Foundry visar upp världens första wafer i monokristallin diamant

Diamond Foundry har presenterat vad företaget kallar världens första wafer i monokristallin diamant med en diameter på 200 millimeter. Wafern är tänkt att användas som kylmaterial för halvledare och syftar till att hantera de ökande termiska utmaningarna inom AI-hårdvara, där traditionella kylmetoder börjar nå sina gränser.

Enligt Diamond Foundry är den 200 millimeter stora wafern en milstolpe i arbetet med att skala upp produktionen av monokristallin diamant. Företaget jämför storleken med de wafers som används inom halvledarindustrin för äldre tillverkningsprocesser och hävdar på sin webbplats att "monokristallin diamant har gått in i wafer-eran".

Vad som skiljer denna produkt från andra syntetiska diamanter är dess struktur. Wafern består av en enda, högkvalitativ kristall snarare än en polykristallin sammansättning av mindre kristaller. Detta är avgörande eftersom monokristallin diamant kombinerar extremt hög värmeledningsförmåga med elektrisk isolering. Materialet uppskattas ha minst fem gånger bättre värmeledning än koppar, vilket gör det potentiellt effektivt för att sprida värme och minska hettpunkter direkt på processornivå.

Diamond Foundrys vd Martin Roscheisen beskriver framgången som resultatet av 25 års forskning drivet av Stefan Gsell och Martin Fischer, samt över ett decennium av praktiskt arbete av företagets ingenjörer och tekniker.

"Detta är en av de milstolpar som en gång i tiden verkade nästan omöjliga", säger Roscheisen enligt Tom's Hardware. "Hundratals DF-ingenjörer, vetenskapsmän och tekniker bidrog till att vi kom hit. Det är det ackumulerade resultatet av otaliga experiment, misslyckanden, uppfinningar, återuppbyggda maskiner och insikter under mer än ett decennium".

Företaget uppger att wafern fortfarande är opolerad och kräver ytterligare bearbetning innan den kan användas av chip-tillverkare. Samtidigt presenterade Diamond Foundry en graf som indikerar att produktion av 300 millimeter stora monokristallina diamantwafers – motsvarande standardstorleken för de mest avancerade siliciumprocesserna – kan vara möjlig innan år 2030.

Branschkontext

Utmaningen med värmehantering är en drivkraft bakom utvecklingen. När AI-chip blir allt kraftfullare ökar också den värme de genererar, vilket skapar flaskhalsar för prestanda och tillförlitlighet. Andra aktörer arbetar parallellt med liknande lösningar:

• Akash Systems fick 18,2 miljoner dollar i finansiering genom CHIPS Act år 2024 för att producera galliumnitrid kombinerat med syntetisk diamant, något företaget uppger kan sänka temperaturerna med 20 grader Celsius.
• De Beers Group utvecklar ett kopparpläterat diamantkompositmaterial riktat mot kylning för AI, högpresterande datorer och GaN RF-enheter.
• Frore Systems, känt för sina statiska kylare, experimenterar med vattenkylplattor berikade med diamant för Nvidias kommande generation av AI-GPU:er.