تتمتع أحجار الألماس بقدرات استثنائية في تبديد الحرارة بفضل موصليتها الحرارية العالية، التي يُقدّر أنها تتجاوز موصلية النحاس بخمسة أضعاف على الأقل. واستنادًا إلى هذه الخاصية، أعلنت شركة Diamond Foundry المتخصصة في إنتاج الألماس المُصنّع مخبريًا عن تطوير أول رقاقة ألماس أحادية البلورة (SCD) في العالم بقطر 200 مم.
ويعادل هذا القطر تقريبًا أحجام رقائق السيليكون المستخدمة في مصانع أشباه الموصلات عند تصنيع الأجيال الأقدم من العمليات الإنتاجية. وتصف الشركة هذا الإنجاز عبر موقعها الرسمي بقولها إن «الألماس أحادي البلورة دخل عصر التصنيع على مستوى الرقائق». وتأتي هذه الخطوة ضمن جهود توسيع إنتاج هذا النوع من الألماس، تمهيدًا لاستخدامه في تبريد أشباه الموصلات، خصوصًا مع ارتفاع استهلاك الطاقة في معالجات الذكاء الاصطناعي وما يصاحبه من تحديات حرارية متزايدة.
ويكمن الاختلاف الأساسي بين رقاقة Diamond Foundry الجديدة وغيرها من منتجات الألماس المُصنّع مخبريًا في أنها تتكون من قطعة عالية الجودة ذات بلورة واحدة، بدلًا من مادة متعددة البلورات. ورغم صعوبة تصنيع هذا النوع، فإن بنيته أحادية البلورة هي ما يمنحه قدرة فائقة على توصيل الحرارة، مع الاحتفاظ في الوقت نفسه بخصائصه العازلة كهربائيًا. ومن شأن هذه الخصائص المساعدة في الحد من النقاط الساخنة داخل الشرائح الإلكترونية، ما يجعل الألماس أحادي البلورة خيارًا واعدًا لتبريد معالجات الذكاء الاصطناعي.
كما عرضت الشركة رسمًا بيانيًا يشير إلى إمكانية إنتاج رقائق ألماس أحادية البلورة بقطر 300 مم قبل عام 2030، وهو الحجم المستخدم في عمليات تصنيع أشباه الموصلات المتقدمة. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن العينة التي استعرضتها الشركة لم تخضع بعد لعملية الصقل، ما يعني أنها لا تزال بحاجة إلى مراحل معالجة إضافية قبل أن تصبح مناسبة للاستخدام من جانب شركات تصنيع الشرائح.
ورغم تأسيس Diamond Foundry عام 2012، أقرت الشركة بجهود العلماء الذين عملوا منذ أوائل العقد الأول من القرن الحالي على تجاوز التحديات المرتبطة بزيادة أحجام الألماس أحادي البلورة. وقال مارتن روشايزن، الرئيس التنفيذي للشركة :”يمثل هذا الإنجاز إحدى المحطات التي بدت في وقت سابق شبه مستحيلة. فقد ساهم مئات المهندسين والعلماء والفنيين في Diamond Foundry في الوصول إلى هذه المرحلة، وهي ثمرة تراكمية لعدد لا يحصى من التجارب والإخفاقات والابتكارات وإعادة بناء المعدات، إلى جانب الخبرات التي اكتسبناها على مدار أكثر من عقد”.
وأضاف :”عمل ستيفان ومارتن على تحقيق هذا الهدف لمدة 25 عامًا. ومن النادر في مجال التكنولوجيا أن يواصل أحدهم مواجهة تحدٍ علمي بالغ الصعوبة بهذا القدر من المثابرة. لقد استمرا في العمل رغم الاعتقاد السائد بأن تصنيع ألماس أحادي البلورة بهذا الحجم أمر غير ممكن. واليوم، أثمرت هذه المثابرة عن إنتاج أول رقاقة ألماس أحادية البلورة بقطر 200 مم في العالم، والأهم من ذلك أنها تجعل الوصول إلى قطر 300 مم أمرًا متوقعًا أيضًا”.
ولا تُعد Diamond Foundry الشركة الوحيدة التي رصدت إمكانات الألماس المُصنّع مخبريًا في تبريد أشباه الموصلات. ففي عام 2024، حصلت شركة Akash Systems على تمويل بقيمة 18.2 مليون دولار ضمن قانون CHIPS الأمريكي، بهدف إنتاج مادة تجمع بين نيتريد الغاليوم (GaN) والألماس الاصطناعي، وتقول الشركة إن هذا الحل قادر على خفض درجات الحرارة بمقدار 20 درجة مئوية.
من جانبها، تعمل مجموعة De Beers، المعروفة بمناجم الألماس في أفريقيا، على تطوير مادة مركّبة تجمع بين النحاس والألماس المطلي بالنحاس، بهدف تحسين كفاءة التبريد في تطبيقات الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء وأجهزة الترددات الراديوية المعتمدة على نيتريد الغاليوم.
وحتى شركة Frore Systems، المعروفة بتقنيات التبريد ذات الحالة الصلبة، دخلت هذا المجال من خلال تطوير صفائح تبريد مائي مدعّمة بالألماس، تستهدف معالجات الرسوميات المخصصة للذكاء الاصطناعي من الجيل المقبل لدى NVIDIA. ويعكس هذا الاهتمام المتزايد توجهًا نحو استكشاف مواد وتقنيات تبريد جديدة لمواكبة الارتفاع المستمر في كثافة الطاقة والحرارة الناتجة عن معالجات الذكاء الاصطناعي الحديثة.
