Diamant thermische oplossing (Diamond Thermal Solution) heeft als belangrijkste doel om de druk op de koeling van systemen en datacenters te verlichten die voortkomt uit de snelle stijging van de TDP van NVIDIA AI GPU's: 1. Voordelen van diamantmateriaal voor thermische weerstand De traditionele thermische route van "koperdeksel + TIM + koelplaat" wordt al bij ongeveer 700W behoorlijk krap, waarbij de thermische weerstand vooral vastloopt in het interfacegebied van enkele honderden micrometers tussen de chip en de koelplaat. De thermische geleidbaarheid van koper is ongeveer 400 W/m·K, terwijl hoogwaardig polycrystalline CVD-diamant kan oplopen tot 1000–1500 W/m·K, en monokristallijn zelfs bijna 2000 W/m·K bereikt, wat gelijk staat aan minstens 3–5 keer dat van koper. Door diamant in te voeren op chipniveau (ter vervanging van de huidige TIM-materialen), kan de verticale thermische weerstand bij gelijke dikte en oppervlakte met meer dan 50% worden verlaagd, wat in de praktijk de interface-temperatuur van 1–2kW GPU's met 10–20°C kan verlagen, of, onder behoud van de oorspronkelijke temperatuurgrens, enkele honderden watt extra vermogen kan opnemen. Dit stelt de B200/B300 in staat om naar 1.2–1.4kW te gaan en Rubin/Ultra naar 2.3–3.5kW, terwijl dezelfde set vloeistofkoeling of onderdompelingskoeling hardware nog meerdere generaties kan ondersteunen, en ook meer thermische ontwerpruimte biedt voor extra GPU's in een enkele machine of rack. 2. Verhoogde betrouwbaarheid en levensduur van de verpakking Wanneer het vermogen oploopt tot 2.000W of zelfs meer dan 3.000W, zullen de temperatuurgradiënten en thermische spanningen die de verpakking, het substraat en de printplaat ondergaan exponentieel toenemen, wat kan leiden tot vervorming van de verpakking en luchtbellen in de TIM, en in ernstige gevallen tot vermoeidheid van de soldeerverbindingen en scheuren in de RDL/bumps, wat de lange termijn betrouwbaarheid beïnvloedt. De diamant heat spreader heeft niet alleen uitstekende verticale thermische geleidbaarheid, maar ook een zeer hoge in-plane thermische geleidbaarheid, waardoor hotspots snel kunnen worden afgevlakt over enkele millimeters afstand, waardoor de oorspronkelijk geconcentreerde thermische pieken van 300–500W worden verspreid, wat de temperatuurverschillen binnen verschillende blokken van de chip aanzienlijk verkleint. Dit helpt de verpakking en het substraat "ontspannen": de thermische uitzetting tussen silicium, verpakkingsmateriaal en substraat wordt gematigd, en de vervorming van de verpakking en de vermoeidheid van de soldeerverbindingen worden verlengd. Voor GPU's met een hoog vermogen zoals Rubin / Rubin Ultra / Feynman kan langdurige LLM-training en inferentiediensten dichter bij de nominale frequentie stabiel draaien, waardoor de verspilling van rekenkracht door oververhitting en ongewenste herstarten wordt verminderd, en de algehele MTBF en levensduur worden verhoogd. 3. Kosten en flexibiliteit van datacenters Wanneer de TDP van een enkele GPU hoger wordt, nadert of overschrijdt het totale vermogen van een rack snel de 120kW of 130kW, wat betekent dat de elektrische distributie en koelingsinfrastructuur van het datacenter grondig moeten worden herzien. Als de thermische geleidbaarheid aan de chipzijde niet wordt verbeterd, kan men alleen maar blijven investeren in duurdere CDU's, koel towers en elektrische distributiestructuren, en om de temperatuur te drukken, wordt men vaak gedwongen om de koelwatertemperatuur erg laag te houden en de doorstroming tot het uiterste te verhogen. Door diamant thermische oplossingen in te voeren, kan een enkele GPU bij dezelfde watertemperatuur en doorstroming een lagere temperatuur hebben en de kans op terugschaling verminderen, waardoor de "stabiele rekenkracht per rack" in feite toeneemt; tegelijkertijd, door de verlaagde thermische weerstand, is er ook de mogelijkheid om een iets hogere watertemperatuur of lagere doorstroming toe te staan, wat het energieverbruik van pompen en chillers vermindert. Belangrijker nog, het opent de thermische ontwerpflexibiliteit voor toekomstige GPU's zoals Rubin Ultra en Feynman, die tussen de 3.5kW en 5kW liggen, waardoor systeemleveranciers en cloudproviders bij het plannen van de volgende generatie AI-clusters diamantkoeling kunnen beschouwen als een "materiaalupgrade-optie", waardoor koeling een integraal onderdeel van het initiële ontwerp wordt in plaats van een achteraf oplossing wanneer de thermische problemen zich voordoen.