La solución térmica de diamante (Diamond Thermal Solution) tiene como objetivo principal hacer frente a la presión de refrigeración del sistema y del centro de datos que resulta del rápido aumento del TDP de las GPU AI de NVIDIA: 1. Ventajas de la baja resistencia térmica del material de diamante La ruta térmica tradicional de "cobertura de cobre + TIM + placa fría" se vuelve bastante ajustada alrededor de 700W, con la resistencia térmica principalmente atrapada en la interfaz de unos pocos cientos de micrómetros entre el chip y la placa fría. La conductividad térmica del cobre es de aproximadamente 400 W/m·K, mientras que el diamante CVD policristalino de alta gama puede alcanzar entre 1000 y 1500 W/m·K, y el diamante monocristalino incluso se acerca a 2000 W/m·K, lo que equivale a ser al menos de 3 a 5 veces más que el cobre. Al introducir el diamante en el nivel del chip (reemplazando el material TIM actual), se espera que la resistencia térmica vertical disminuya en más del 50% con el mismo grosor y área, lo que en la práctica podría reducir la temperatura de contacto en 10-20°C para GPU de 1-2kW, o permitir que se manejen unos cientos de vatios más de potencia manteniendo el límite de temperatura original. Esto permite que el B200/B300 avance hacia 1.2-1.4kW y el Rubin/Ultra hacia 2.3-3.5kW, mientras que el mismo hardware de refrigeración líquida o de inmersión puede soportar varias generaciones más, dejando más espacio de diseño térmico para más GPU en una sola máquina y en el rack. 2. Aumento significativo de la fiabilidad y vida útil del encapsulado Cuando el consumo de energía alcanza los 2,000W o incluso más de 3,000W, el gradiente de temperatura y el estrés térmico que soportan el encapsulado, la placa de soporte y la placa base se amplifican exponencialmente, lo que puede causar desde deformaciones en el encapsulado y burbujas en el TIM, hasta fatiga en los puntos de soldadura y fracturas en el RDL/bolas, afectando la fiabilidad a largo plazo. El disipador de calor de diamante no solo tiene una buena conductividad térmica vertical, sino que también tiene una conductividad térmica en el plano extremadamente alta, lo que permite aplanar rápidamente los puntos calientes en distancias de unos pocos milímetros, dispersando los picos de calor de 300-500W que originalmente estaban concentrados en áreas locales, reduciendo significativamente la diferencia de temperatura entre diferentes bloques dentro del chip. Esto equivale a "aliviar la presión" en el encapsulado y la placa base: la desajuste de la expansión térmica entre el silicio, los materiales de encapsulado y la placa base se suaviza, y se alarga el ciclo de fatiga del encapsulado y los puntos de soldadura. Para GPU de alto consumo como Rubin / Rubin Ultra / Feynman, el entrenamiento y la inferencia de LLM a largo plazo pueden operar más cerca de la frecuencia nominal de manera estable, reduciendo el desperdicio de potencia computacional causado por la reducción de frecuencia por sobrecalentamiento o reinicios anómalos, y aumentando la MTBF y la vida útil en general. 3. Costos del centro de datos y flexibilidad de expansión Cuando el TDP de una sola GPU es más alto, la potencia total del rack rápidamente se acerca o supera los 120kW, 130kW, lo que requiere una revisión completa de la infraestructura de distribución eléctrica y refrigeración del centro de datos. Si la capacidad de conducción térmica del chip no se mejora, solo se puede seguir apilando CDU, torres de refrigeración y estructuras de distribución más costosas, y a menudo se ve obligado a bajar la temperatura del agua de refrigeración y aumentar el flujo al máximo para controlar la temperatura. Con la introducción de la refrigeración de chip de diamante, la temperatura de una sola GPU es más baja a la misma temperatura y flujo de agua, disminuyendo la probabilidad de reducción de frecuencia; la "potencia computacional estable por rack" que cada rack puede proporcionar en realidad aumenta; al mismo tiempo, debido a la reducción de la resistencia térmica, también hay oportunidades para permitir temperaturas de agua un poco más altas o flujos más bajos, reduciendo el consumo de energía de las bombas y los chillers. Más importante aún, abre la flexibilidad de diseño térmico para futuras GPU de 3.5kW a 5kW como Rubin Ultra y Feynman, permitiendo a los fabricantes de sistemas y proveedores de nube considerar la refrigeración de diamante como una "opción de actualización a nivel de material" al planificar el próximo clúster de AI, convirtiendo la refrigeración de un remedio posterior a una parte integral del diseño arquitectónico inicial, en lugar de esperar a que ocurra un colapso térmico para buscar soluciones.