Diamond Factory: Diamanten statt Silizium für Halbleiter-Fertigung?
Werden Silizium-Wafer bald durch Diamant-Wafer ersetzt? Dieses Vorhaben hat zumindest die Diamond Factory, die sich von dem Material eine bessere Wärmeableitung - und damit einhergehend leistungsfähigere Chips - verspricht.
Prozessoren werden immer leistungshungriger. In der Folge wird auch die Wärmeableitung bei Chips ein immer größeres Thema, doch die aus Silizium gefertigten Wafer eignen sich auf physikalischer Ebene nicht gerade dafür, die entstehende Wärme effizient weiterzugeben. Einer der besten natürlich vorkommenden Wärmeleiter hingegen ist Diamant, welcher mit Werten jenseits der 1.800 W/(m·k) deutlich besser als die 150 W/(m·k) des in der Chipfertigung gewöhnlichen Siliziums dasteht.
Diese Eigenschaft will sich nun das Unternehmen Diamond Factory zunutze machen, was letzten Endes auch zu deutlich leistungsfähigeren Prozessoren und Grafikkarten führen soll, wie das Wall Street Journal berichtet. Demzufolge sei in 300-mm-Silizium-Wafern ein Großteil inaktiv, der nur dafür da sei, um möglichen Schäden während der Fertigung vorzubeugen. Dieser inaktive Teil hat jedoch die schlechte Wärmeableitung zur Folge, weshalb durch Abschleifen des Materials und dem Einsatz von Diamant als Wärmeleiter eine wesentliche Verbesserung der Leistungsdichte und Wärmeabfuhr möglich sein soll.
Das Verfahren zur Verbindung von Silizium und Diamant wurde seitens der Diamond Factory bereits entwickelt, wie das Unternehmen im Kontext von Wechselrichtern im Elektroauto erklärt. Dieser sei zudem etwa sechsmal kleiner als herkömmliche Leistungshalbleiter; explizit wird hier der Vergleich zu Tesla-Autos gezogen. Auch auf Nvidias GA102-Chip, der etwa in der Geforce RTX 3090 zum Einsatz kommt, sollen die Diamanten bereits angebracht worden sein.
Ein wichtiges Problem musste aber noch gelöst werden. Um das Leistungsplus und die bessere Wärmeableitung auch tatsächlich aus dem Diamanten holen zu können, muss dieser ein perfekter Einkristall sein, ohne dass die Kosten ins Unermessliche steigen. Hierfür wird ein synthetisches Verfahren gewählt, mit dem es der Diamond Factory gelungen sein soll, einen solchen Diamanten mit einem Durchmesser von 100 Millimetern zu züchten. Die Produktionskosten sollen dabei auf einer Höhe mit gleich großen Siliziumcarbid-Wafern geblieben sein. Damit will das Unternehmen auch eine echte Alternative für Silizium gefunden haben, denn innerhalb der nächsten zehn Jahre sollen Halbleiter direkt auf den Diamant-Wafern hergestellt werden.
Quelle: Wall Street Journal (via Golem)
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