文章核心观点 - 人工智能数据中心耗电量飙升，但超过一半的芯片能量以热量形式被浪费，散热成为关键瓶颈 [1] - 人造金刚石因其卓越的导热性能（比铜快几倍）被视为解决芯片散热问题的革命性材料 [1] - 多家公司和研究机构正积极开发将金刚石集成到芯片中的技术，以提升计算性能、延长芯片寿命并降低数据中心冷却成本 [2][5][6] 芯片散热挑战与金刚石优势 - 现代芯片中超过一半的能量在晶体管层面以漏电流形式被浪费，转化为热量 [1] - 热量会浪费能源、缩短芯片寿命并降低运行效率，对数据中心平稳运行构成挑战 [1] - 金刚石的导热性能是所有材料中最好的，其导热速度比常用的散热材料铜快几倍 [1] - 金刚石的高导热性源于其碳原子间的强键，能有效传递振动使热量在晶体中传递 [2] 金刚石散热技术发展现状 - Diamond Foundry公司开发出将单晶金刚石薄层附着于芯片硅片背面的技术，能彻底消除芯片热点 [2][3][4] - 该公司通过高温气体沉积碳原子并使其在完美有序的钻石层上结晶，制造出4英寸宽的金刚石圆盘，表面平整度达到原子级别 [2][3] - 隶属于戴比尔斯集团的元素六公司生产用于工业及通信设备芯片冷却的金刚石，并推出金刚石与铜的复合材料，旨在提供性价比更高的热管理方案 [5] - 麻省理工学院专家指出该技术可显著降低热阻，但尚未得到商业验证 [5] 技术挑战与未来前景 - 斯坦福大学研究团队尝试使用更易制造的多晶金刚石层散热，但面临晶体水平散热效率低及沉积温度过高（超过700摄氏度）会损坏硅基芯片的挑战 [6] - 美国国防部高级研究计划局资助相关研究，认为结合低温技术与其他散热方法可释放目前无法实现的计算能力 [6] - 随着人工智能发展，芯片发热问题呈“曲棍球棒”式急剧恶化，其重要性迅速提升 [6] - 业界预期几年内，家用电脑或手机的处理器都可能安装金刚石散热器 [2]