"Răng công nghiệp" bán chạy như tôm tươi!

Là vật liệu cứng nhất trong tự nhiên, kim cương luôn được mệnh danh là “răng của công nghiệp”, trong quá khứ chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực như cắt và chống mài mòn. Tuy nhiên, trong hai năm gần đây, cùng với sự phát triển của hạ tầng tính toán do AI thúc đẩy, ứng dụng tản nhiệt của kim cương đã bùng nổ, từ một vật liệu mài mòn bán theo tấn cho công nghiệp, trở thành “miếng dán tản nhiệt chip” bán theo từng “tấm”.

Hà Nam: Ứng dụng tản nhiệt kim cương bùng nổ, doanh nghiệp tích cực mở rộng sản xuất

Hà Nam là nơi có năng lực sản xuất kim cương lớn nhất và chuỗi ngành hoàn chỉnh nhất ở Trung Quốc. Tại một doanh nghiệp sản xuất kim cương ở thành phố Hứa Xương, Hà Nam, người phụ trách đã giới thiệu với phóng viên nguyên lý tản nhiệt của kim cương. Được biết, kim cương có khả năng dẫn nhiệt xuất sắc, khả năng dẫn nhiệt của nó gấp 5 lần đồng và 10 lần silicon. 

Cùng với nhu cầu chip tính toán tăng trưởng nhanh chóng, yêu cầu và cường độ tản nhiệt đối với máy chủ lớn ngày càng cao, khả năng dẫn nhiệt vượt trội của kim cương đã thu hút sự chú ý trong ngành. Tháng 2 năm nay, Nvidia công bố chip GPU thế hệ tiếp theo sẽ áp dụng hoàn toàn phương án tản nhiệt mới là “vật liệu composite kim cương + làm mát bằng chất lỏng”. 

Giáo sư Lý Thành Minh, Viện nghiên cứu Kỹ thuật Vật liệu mới, Đại học Khoa học và Công nghệ Bắc Kinh: Sức mạnh tính toán AI không ngừng nâng cao, chip chuyển từ dạng phẳng sang dạng ba chiều, khi đó kim cương trở thành lựa chọn không thể thiếu cho vật liệu tản nhiệt. 

Sau các công đoạn như nuôi tinh thể, mài, đánh bóng và cắt, kim cương được gia công thành miếng tản nhiệt. Người phụ trách cho biết, để đáp ứng nhu cầu mạnh mẽ từ hạ nguồn, một dây chuyền sản xuất miếng tản nhiệt kim cương 8 inch mới xây dựng vào tháng 2 năm nay cũng đã đi vào sản xuất. Hiện tại, nhà máy đang vận hành hết công suất, sản lượng hàng năm vượt 20.000 tấm.

Phóng viên đã khảo sát tại nhiều doanh nghiệp sản xuất kim cương ở Hà Nam, các lãnh đạo đều cho biết đang mở rộng quy mô sản xuất liên quan tới mảng tản nhiệt. 

Chủ tịch Công ty Cổ phần Vật liệu siêu cứng Tứ Phương Đạt Hà Nam, Phương Hải Giang: Xét về nhu cầu miếng tản nhiệt, năng lực sản xuất hiện tại hoàn toàn không đáp ứng đủ nhu cầu thị trường, chúng tôi vừa lên kế hoạch xây dựng thêm một nhà máy mới, dự kiến hoàn thành và đi vào sản xuất trước cuối năm sau. 

Phó giám đốc trung tâm kỹ thuật Công ty TNHH Kim cương Trung Nam, Tập đoàn Dự Tây, Khất Yến Kiệt: Trong 5 năm qua, doanh số bán chip đơn tinh thể tản nhiệt kim cương đạt 10 triệu NDT, trong 5 năm tới doanh thu dự kiến tăng gấp đôi. 

Lượng gửi kiểm bùng nổ, mở rộng ứng dụng, chuỗi ngành tản nhiệt kim cương dần thành hình

Khi các doanh nghiệp liên quan đến kim cương tích cực mở rộng sản xuất, một chuỗi ngành hướng tản nhiệt đang hình thành với tốc độ nhanh, các tiêu chuẩn ngành ngày càng đi vào quy chuẩn, các cảnh ứng dụng hạ nguồn cũng không ngừng mở rộng, thu hút ngày càng nhiều doanh nghiệp và tổ chức tham gia.

Tiêu chuẩn ngành cho miếng tản nhiệt kim cương đang ngày càng hoàn thiện. Tháng 1 năm nay, các tổ chức kiểm định chất lượng có liên quan đã công bố tiêu chuẩn kiểm tra mới cho sản phẩm tản nhiệt kim cương, người phụ trách giới thiệu rằng, lượng miếng tản nhiệt kim cương gửi kiểm định trong hai năm nay đã tăng lên theo cấp số nhân.

Phó giám đốc thường trực Trung tâm Kiểm định Chất lượng Quốc gia về Vật liệu mài và Dụng cụ mài, Tiêu Đằng: Hai thông số chính mà tôi đo là độ dẫn nhiệt và hệ số giãn nở nhiệt của kim cương. Lượng kiểm tra hiện tại đang ở trạng thái bùng nổ, số lượng gửi kiểm cả bên mua và bên bán đều tăng. Lượng gửi kiểm năm 2025 sẽ gấp 5 lần năm 2024, từ tháng 1 đến tháng 4 năm 2026 đã vượt lượng cả năm 2025.

Được biết, công nghệ tản nhiệt kim cương không phải để thay thế hệ thống làm mát bằng gió hay chất lỏng hiện có, mà là “sáng tạo chồng lớp”, tức là không thay đổi cấu trúc làm mát hiện tại mà nâng cấp vật liệu để thực thi đột phá về hiệu suất và mở rộng ứng dụng. Hiện nay, các ứng dụng của doanh nghiệp hạ nguồn về tản nhiệt kim cương đang ngày càng mở rộng.

Ngoài ra, ứng dụng tản nhiệt kim cương còn đang thâm nhập vào các lĩnh vực tiên tiến như trạm gốc viễn thông, hệ thống radar, thiết bị điện tử hàng không vũ trụ. Ở những lĩnh vực đòi hỏi yêu cầu tản nhiệt cực kỳ khắt khe này, các doanh nghiệp và tổ chức có liên quan đều đang tăng cường đầu tư dây chuyền sản xuất và nghiên cứu phát triển thiết bị. 

Chi phí giới hạn sự phát triển, ngành miếng tản nhiệt kim cương tập trung vào “giảm giá thành”

Dù triển vọng ứng dụng đang mở rộng, nhưng giữa cơn sốt mở rộng sản xuất thượng nguồn và các ứng dụng hạ nguồn, vẫn tồn tại một nút thắt cổ chai, và yếu tố hạn chế lớn nhất chính là vấn đề chi phí.

Người trong ngành cho biết với phóng viên rằng, giá thành miếng tản nhiệt kim cương nguyên chất hiện nay khá cao, còn vật liệu composite đồng-kim cương có giá thành thấp hơn tương đối, đây là giải pháp trung gian kinh tế và khả dụng hơn hiện nay, trong nước đã có các trung tâm trí tuệ nhân tạo ứng dụng quy mô lớn.

Viện trưởng Viện nghiên cứu kim cương chức năng, Quốc Cơ Kim Cương, Trần Vũ Bằng: Giá thành đồng-kim cương chỉ bằng 1/5 đến 1/10 kim cương nguyên chất, hiệu quả tản nhiệt đạt một nửa kim cương nguyên chất. Dự kiến trong năm nay vật liệu đồng-kim cương (miếng tản nhiệt) sẽ bước vào giai đoạn sản xuất hàng loạt.

Người trong ngành cho biết, hiện kim cương đang chuyển mình từ “vật liệu hoàn hảo trong phòng thí nghiệm” sang “vật liệu then chốt của giai đoạn đầu công nghiệp hóa”, bắt đầu từ các lĩnh vực giá trị cao như khoa học quân sự, hàng không vũ trụ và thâm nhập dần vào thị trường dân dụng cao cấp, mục tiêu cuối cùng là kết hợp với các thiết bị bán dẫn để bước vào thị trường điện tử tiêu dùng quy mô lớn.

Chuyên gia phân tích trưởng ngành máy móc, Viện nghiên cứu Chứng khoán Ngân Hà Trung Quốc, Lỗ Bội: Từ năm 2025 đến 2026, không gian thị trường miếng tản nhiệt kim cương sẽ vào khoảng 1 tỷ NDT. Kim cương là vật liệu duy nhất hiện được áp dụng ở cả ba cấp độ: cấp node, cấp đóng gói, cấp mô-đun. Trong những trường hợp công suất chip đơn vượt 1400W, kim cương là lựa chọn bắt buộc. Là vật liệu mới tăng trưởng nhanh nhất trong lĩnh vực bán dẫn, mức định giá có thể đạt trên 50 lần, thậm chí cao hơn nữa.