أول بلورة ماسية أحادية بحجم 200 مم.. هل تحل أزمة تبريد مراكز البيانات؟

وصفت الشركة إنجازها بأنه "تتويج لجهود استمرت 25 عاماً لتنمية بلورات الماس الكبيرة والمتصلة"، ما يمهد الطريق أمام استخدامها في الجيل القادم من الإلكترونيات.

تكمن أهمية هذا التطور في الخصائص الاستثنائية للماس، خصوصاً قدرته العالية على توصيل الحرارة، وهي ميزة تزداد أهميتها مع ارتفاع كثافة الطاقة داخل المعالجات الحديثة، وتفاقم التحديات المرتبطة بتبريد رقائق الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء.

بنية متصلة 

لا تكمن أهمية الإنجاز في حجم البلورة وحده الذي يبلغ 200 مم، وإنما في كونها بنية أحادية متصلة، وليست مجموعة من قطع الماس الصغيرة المجمعة أو مادة متعددة البلورات.

من المجوهرات إلى رقائق AI.. الصين تراهن على الألماس في سباق التكنولوجيا - موقع 24مع انخفاض أسعار الأحجار الكريمة المستخدمة في صناعة المجوهرات في الصين، يبحث منتجو الألماس المُصنع مخبرياً عن أسواق أعلى قيمة لتحقيق الأرباح، في وقتٍ تتزايد فيه الحاجة إلى تبديد الحرارة الناتجة عن تشغيل رقائق الذكاء الاصطناعي داخل مراكز البيانات.

ويكتسب هذا الاختلاف أهمية تقنية كبيرة، إذ يمكن للحدود الفاصلة بين البلورات والعيوب الداخلية أن تؤثر في كفاءة انتقال الحرارة والشحنات الكهربائية، بما يحد من الاستفادة من الخصائص الطبيعية للمادة.

لماذا يُعد إنتاج بلورة بهذا الحجم مهمة صعبة؟

إنتاج بلورة ماسية واحدة بهذا الحجم ليس مهمة سهلة، فالماس يتكون من ذرات الكربون المرتبة في شبكة بلورية دقيقة، ويتطلب نمو بلورة أحادية الحفاظ على هذا الانتظام الذري عبر كامل المادة، إذ يمكن لأي اختلافات صغيرة أثناء عملية النمو أن تتسبب في عيوب تؤثر في جودة البلورة وأدائها، بحسب "إنترستينغ إنجنيرنغ".

وتتيح تقنيات الترسيب الكيميائي للبخار "CVD" إنتاج الماس من غازات تحتوي على الكربون داخل بيئة شديدة التحكم، فيما تمثل تقنيات البلازما بالميكروويف أحد المسارات المهمة لتطوير بلورات ماسية كبيرة وعالية النقاء.

وسبق للشركة أن أعلنت إنتاج رقاقة ماسية أحادية البلورة بقطر 100 مليمتر (3.9 بوصة)، باستخدام تقنية التبلور المتغاير، التي تسمح بتنمية البلورة على مادة أساسية مختلفة.

لماذا تهتم صناعة أشباه الموصلات بالألماس؟

من أبرز خصائص الألماس موصليته الحرارية الاستثنائية، فالألماس أحادي البلورة عالي النقاء قادر على توصيل الحرارة بمعدل يقارب 2000 واط لكل متر-كلفن (واط/م·ك) عند درجة حرارة الغرفة، أي ما يعادل عدة أضعاف الموصلية الحرارية للنحاس.

وتمنح هذه الخاصية الماس أهمية متزايدة في ظل التوسع في استخدام معالجات الذكاء الاصطناعي وأنظمة الحوسبة عالية الأداء، التي تستهلك كميات ضخمة من الطاقة في مساحات صغيرة، ما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة داخل الرقائق الإلكترونية. ويتيح استخدام الماس في صورة موزعات للحرارة أو ركائز داخل حزم الرقائق المتقدمة نقل الحرارة بعيداً عن المناطق الأكثر سخونة، بما يساعد على تحسين كفاءة التبريد والحفاظ على أداء المعالجات.

ولا تقتصر إمكاناته على إدارة الحرارة، إذ يتمتع الماس بفجوة نطاق واسعة تبلغ نحو 5.47 إلكترون فولت، ما يجعله مادة مهمة لتطوير إلكترونيات الطاقة العالية والترددات المرتفعة، القادرة على العمل في ظروف كهربائية قاسية.

خاص 24| 9.3 تريليون لتر مياه.. هل يتحمل العالم "عطش" الذكاء الاصطناعي؟ - موقع 24تُثير قضية استنزاف مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي للمياه، جدلاً واسعاً ومخاوفاً مُستمرة، ما دفع عدد من المُدن والولايات الأمريكية لفرض حظر مؤقت على بناء مزارع خوادم جديدة في محاولة لتهدئة الرأي العام، فضلاً عن إعلان الشركات العملاقة عن خطط استراتيجية لتقليل استهلاك المياه المُستخدمة في التبريد.

ومع ذلك، لا يعني هذا التطور أن الألماس أصبح بديلاً جاهزاً للسيليكون في صناعة الرقائق، إذ لا تزال هناك تحديات تتعلق بالتحكم في خصائصه الكهربائية، وعمليات التطعيم، ودمجه مع المواد وتقنيات التصنيع المستخدمة حالياً في صناعة أشباه الموصلات.

ولا تزال العينة التي كشفت عنها الشركة في صورتها الخام غير المصقولة، أي أن تحويلها إلى رقاقة قابلة للاستخدام الصناعي يتطلب عمليات معالجة إضافية، لضمان تجانس السماكة واستواء السطح وانخفاض العيوب واختبار خصائصها الحرارية والكهربائية.