Lielās -modeļu skaitļošanas jaudas eksplozijas dēļ AI mikroshēmu un trešās-paaudzes pusvadītāju ierīču jaudas blīvums ir palielinājies. Tradicionālās vara un alumīnija siltuma izlietnes ir sasniegušas fiziskās veiktspējas griestus. Augstas -siltuma-plūsmas scenārijos siltuma izkliedes sasniegumi vairs nepaļaujas tikai uz struktūras optimizāciju-materiāla veiktspējas ierobežojumi ir kļuvuši par izšķirošo šķērsli augstas klases ierīču stabilitātei un kalpošanas laikam. Pateicoties tā izcilajām visaptverošajām fizikālajām īpašībām, dimants strauji pāriet no laboratorijas materiāla uz rūpniecisku pielietojumu, kļūstot par galveno materiālu, kas pārveido augstākās klases mikroshēmu siltuma pārvaldības ainavu.
Dimanta kopējā siltuma izkliedes veiktspēja ir izcila, un tā galvenā priekšrocība ir tā unikālais siltuma vadīšanas mehānisms. Atšķirībā no vara un alumīnija, kuru siltuma pārnese ir atkarīga no brīvajiem elektroniem un kuriem ir raksturīgi ierobežojumi, dimants vada siltumu, izmantojot fononu transportu, būtiski izlaužot tradicionālo metālisko materiālu siltuma izkliedes griestus.
Atsevišķa-kristāla dimanta siltumvadītspēja istabas- temperatūrā ir 2000–2200 W/(m·K)-5–6 reizes lielāka nekā vara un vairāk nekā 9 reizes lielāka nekā alumīnija. Tajā pašā laikā tā zemais termiskās izplešanās koeficients (1,0–1,2 × 10⁻⁶/K), īpaši augstā elektriskā pretestība un zemā dielektriskā konstante padara to lieliski saderīgu ar skaidu iepakošanas prasībām. Tas vienlaikus risina trīs galvenās problēmas, proti, augstu termisko slodzi, termisko neatbilstību un elektriskos traucējumus, un ir atzīts par "galīgo materiālu" siltuma izkliedēšanai AI mikroshēmās un GaN barošanas ierīcēs.
Attiecībā uz mikroshēmu siltuma izlietnēm vienlaikus jāņem vērā siltumvadītspēja, struktūras pielāgošanās spēja un masveida{0}}ražošanas izmaksas. Lai gan tīrs viena-kristāla dimants nodrošina izcilu veiktspēju, to ir grūti apstrādāt un dārgi ražot lielās platībās, tāpēc tas nav piemērots liela mēroga-ražošanai. Tas ir galvenais iemesls, kāpēc nozare ir atteikusies no universālo tīra dimanta siltuma izlietņu lietošanas un tā vietā ir izvēlējusies dimanta kompozītmateriālu prioritāti.
Pašlaik rūpnieciski visnobriedušākais un vistuvāk liela mēroga{0}}izmantošanas veids ir dimanta-vara kompozītmateriāls. Šajā materiālā tiek izmantotas dimanta daļiņas kā pastiprinošā fāze un varš kā matrica, apvienojot dimanta īpaši -augsto siltumvadītspēju ar vara elastību un lodējamību, panākot līdzsvaru starp veiktspēju un inženiertehnisko praktiskumu. Tā siltumvadītspēja sasniedz 600–1000 W/(m·K), kas ir 1,5–2,5 reizes lielāka nekā tīram vara. Pielāgojot dimanta tilpuma daļu, termiskās izplešanās koeficientu var precīzi pieskaņot pusvadītāju materiāliem, piemēram, SiC un GaN, efektīvi atrisinot deformācijas un lodēšanas{9}}šuvju bojājumu problēmas, ko izraisa termiskā neatbilstība tradicionālajās vara dzesētājos.
Tomēr pastāv slēpta inženiertehniskā barjera: dimanta-vara saskarnes savienojuma kvalitāte tieši nosaka gala produkta maksimālo siltuma izkliedes veiktspēju. Slikta saskarnes savienošana izraisa nopietnu saskarnes termisko pretestību, ievērojami pasliktinot siltumvadītspēju. Tāpēc smalki procesi, piemēram, dimanta virsmas modificēšana un vara matricas sakausēšana, ir galvenie tehnoloģiskie šķēršļi, kas atdala vadošos uzņēmumus no pārējiem un nodrošina ražošanas ražu.{2}}Tie ir arī galvenie konkurences punkti šajā nozarē.
Dimantu rūpniecībā ir divi galvenie tehniskie ceļi -viena-kristāla un polikristāliska-ar izteikti atšķirīgu industrializācijas tempu. Atsevišķa-kristāla dimants ir ne tikai lielisks siltuma-izkliedes materiāls, bet arī augstas veiktspējas-platas joslas-pusvadītājs, kas piedāvā tādas priekšrocības kā augsts pārrāvuma spriegums, spēcīga starojuma izturība un augsta nesēja mobilitāte, ko nākotnē var izmantot augstas{8}}temperatūras mikroshēmu izgatavošanā. Tomēr liela{10}}apgabala viena kristāla{11}}izaugšana joprojām ir ārkārtīgi sarežģīta. Galvenajām metodēm-trīs{14}}dimensiju augšana un (flīžu) paplašināšana-ir stingras prasības attiecībā uz sēklu kristālu kvalitāti un nogulsnēšanās vidi, un tās joprojām saskaras ar tādām problēmām kā nepilnības un nevienmērīga augšana, kas apgrūtina tuvākā laika{17}}komerciālo izvēršanu.
Polikristālisko dimantu, kas ražots CVD procesos, lai gan tam ir nedaudz zemāka siltumvadītspēja (1000–1800 W/(m·K)) nekā vienam -kristāla dimantam fononu izkliedes dēļ graudu robežās, tos var ražot lielās platībās un ar zemākām izmaksām masveidā. Tā siltumvadītspēja nepārtraukti uzlabojas, palielinoties graudu izmēram. Tostarp mikrokristāliskie un lielgraudainie polikristāliskie dimanti nodrošina labu veiktspējas, izmēra un izmaksu līdzsvaru, un to industrializācijas progress augstākās klases elektroierīču siltuma izkliedē ievērojami pārsniedz augstākās -vienkristāla{8}}produktu ražošanas progresu.
Pašlaik CVD dimantu ražošana galvenokārt balstās uz četru veidu metodēm, starp kurām MPCVD (mikroviļņu plazmas ķīmiskā tvaiku pārklāšana) process ir vēlamā izvēle augstas -kvalitātes polikristāliskā dimanta ražošanai, jo tā priekšrocības ir bez elektrodu piesārņojuma, stabila plazma un kontrolējami parametri. Tomēr šis process saskaras ar sarežģītu iekārtu vājo vietu: lai sagatavotu lielas -platības dimanta plēves, nepieciešama lielāka mikroviļņu jauda un zemāka mikroviļņu frekvence, tāpēc produkta izmēru un jaudu pilnībā ierobežo mikroviļņu ģeneratora aparatūras veiktspēja.
Šis aprīkojuma ierobežojums tieši ietekmē visu rūpniecības ķēdi. Augstākās kvalitātes-importētās MPCVD sistēmas ir dārgas, un tām ir ilgs piegādes laiks, kas ierobežo vietējās jaudas paplašināšanas tempu. Tajā pašā laikā vietējā ražojuma lieljaudas MPCVD{3}}iekārtas strauji atkārtojas un sagrauj aizjūras tehnoloģisko monopolu. Masveida -ražošanas ieviešanas ātrums tieši noteiks dimanta siltuma-izkliedes materiālu izmaksu-samazināšanās trajektoriju un līdz ar to to, vai šis materiāls no augstākās klases-specializētām lietojumprogrammām var iekļūt galvenajās skaitļošanas-enerģijas nozarēs, piemēram, AI serveros un akseleratora kartēs.