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Um diamante de 20 centímetros de diâmetro pode ajudar a enfrentar um dos principais limites dos chips usados em inteligência artificial: o calor concentrado em regiões microscópicas dos processadores. A empresa americana Diamond Foundry anunciou a produção de um diamante monocristalino de 200 milímetros, dimensão usada pela indústria para fabricar lâminas de semicondutores.
A peça foi apresentada ainda bruta, diretamente do processo de crescimento, e será desenvolvida como material para chips, eletrônica de potência e sistemas de resfriamento. Segundo o anúncio divulgado pela companhia, trata-se do primeiro diamante formado por um único cristal a atingir esse tamanho.
A estrutura não é composta por pedras menores unidas nem por diferentes cristais compactados numa mesma lâmina. A distinção importa para a computação porque as divisões entre cristais podem interferir na circulação do calor.
Em uma estrutura contínua, os átomos de carbono mantêm o mesmo arranjo ao longo do material, permitindo explorar melhor a alta condutividade térmica do diamante. Do anel para a fábrica de chips
O desafio da Diamond Foundry não era demonstrar que o diamante conduz calor, propriedade conhecida e estudada há décadas. Era fabricar uma peça grande o suficiente para se aproximar das dimensões e dos processos usados pela indústria de semicondutores.
Os chips são produzidos sobre lâminas circulares, conhecidas como wafers, que permitem fabricar vários componentes ao mesmo tempo. Quanto maior a lâmina, maior tende a ser a quantidade de chips processada em cada ciclo de produção.
Diamantes naturais são limitados pelo tamanho das pedras encontradas na natureza. Os materiais cultivados em laboratório também permaneceram durante anos restritos a cristais menores, dificultando seu uso em escala industrial.
O cristal de 200 milímetros amplia essa fronteira. De acordo com a Diamond Foundry, a peça é resultado de avanços em crescimento de cristais, física de plasma, construção de reatores e controle de fabricação.
A companhia atribui a tecnologia a um trabalho iniciado há 25 anos pelos pesquisadores Stefan Gsell e Martin Fischer. Os dois entraram na Diamond Foundry em 2022, quando a empresa comprou a alemã Augsburg Diamond Technology.
A peça exibida pela companhia ainda passará pelas etapas que transformam um cristal bruto em uma lâmina utilizável na fabricação de componentes. Entre elas estão o corte, o polimento e a verificação da espessura, da planicidade e da presença de defeitos em sua estrutura.
O calor que limita os chips de IA Processadores usados para treinar e executar sistemas de inteligência artificial concentram grande quantidade de energia em espaços cada vez menores.
A temperatura média do equipamento pode permanecer controlada enquanto pontos específicos do chip atingem níveis capazes de limitar seu desempenho e reduzir sua vida útil. O diamante pode funcionar como uma camada para espalhar esse calor antes que ele se concentre.
Em vez de substituir necessariamente o silício, o material pode ser incorporado à estrutura do componente e aproximado das regiões em que os transistores operam. A condutividade térmica do diamante monocristalino pode chegar a cerca de 2.000 watts por metro-kelvin, várias vezes a do cobre, de acordo com a Interesting Engineering.
A capacidade de distribuir rapidamente o calor abre espaço para processadores mais potentes, sistemas de resfriamento mais eficientes e equipamentos com maior vida útil. A Diamond Foundry também desenvolve aplicações do material em eletrônica de alta potência, sistemas ópticos, computação quântica e empilhamento de chips.
O tamanho de 200 milímetros aproxima o diamante dos formatos usados pelas fábricas, embora sua adoção dependa da capacidade de produzir lâminas com qualidade uniforme e custo competitivo. A empresa pretende ampliar essa produção por meio de um projeto de US$ 2,77 bilhões na Espanha, apoiado pela política europeia de incentivo à fabricação de chips.
Martin Roscheisen, CEO da Diamond Foundry, afirmou que o avanço para 200 milímetros torna previsível a fabricação futura de cristais de 300 milímetros, dimensão predominante nas fábricas mais avançadas. A companhia ainda não divulgou um prazo para apresentar essa próxima peça.
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