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中国が半導体チップの「熱の壁」を突破、輸入依存からの脱却へ
中国科学院寧波材料技術与工程研究所の機能炭素材料チームはこのほど、同チームが開発した高熱伝導性ダイヤモンド/銅放熱モジュールが世界初のメガワット（MW）級相変化浸漬液冷ラックソリューション「C8000 V3.0」への適用に成功し、チップモジュールの熱伝達能力を80%向上させるとともに、チップ性能の10%向上にも寄与したと発表した。
AI演算能力（コンピューティングパワー）産業の急速な発展に伴い、新世代チップの電力密度が大幅に上昇し発熱量が著しく増加する中、チップの「熱の壁（thermal wall）」が世界の算力産業の高度化を制約する重大なボトルネックとなっている。
寧波材料研究所は公式サイトで、長年にわたり中国の高性能放熱材料は輸入に大きく依存しており、熱伝導効率とコストの問題がAI演算能力インフラの自主制御水準に直接影響を与えてきたと説明している。極端な熱管理技術の難題を克服し、より高性能な先進熱管理材料を開発し、自主制御可能な熱管理材料の産業チェーンを構築することは、中国の算力産業の安全確保と中核的競争力の向上において重要な戦略的意義を持つとしている。
こうした産業上の課題と国家的需要に応えるべく、同チームは独自開発の高効率3D複合技術とスケーラブルな製造プロセスを活用し、「基礎研究—中間試験検証—産業展開」の全工程にわたる体制を構築した。そして、ダイヤモンド銅複合材料における「分散の難しさ」「加工の難しさ」「表面処理の難しさ」という製造上の難題を系統的に克服し、熱伝導率が1,000W/mKを突破するダイヤモンド銅複合材料の開発に成功した。熱伝導率・熱膨張の整合性・加工精度などの主要指標において国際的な先進水準に達している。
香港の英字メディア「サウスチャイナ・モーニング・ポスト」の報道によれば、銅は一般的な工業用金属の中でも熱伝導性に優れており、熱伝導率は400W/mKである。一方、ダイヤモンドは超高熱伝導性を持ち、熱伝導率は約2,000W/mKに達する。
寧波材料研究所によれば、この複合材料はすでに国家スーパーコンピューティングネットワークの中核ノードとなる重大科学技術プラットフォームにクラスター展開されており、ダイヤモンド/銅高熱伝導複合材料が算力チップの熱制御分野で世界初の大規模応用を実現したことを意味するとしている。
曙光数創の総裁である何継盛氏は先週C8000 V3.0の発表に際し、現在の従来型放熱・電力供給アーキテクチャは物理的な限界に近づいており、産業発展の重大な制約となっていると述べた。「サーバー中心」から「インフラ中心」へのパラダイムシフトを推進することが、超大規模インテリジェント算力クラスターの構築を支える必然的な選択だと強調した。
曙光数創のシニア技術エキスパートである黄元峰氏は「ダイヤモンド銅の将来的な発展ポテンシャルは非常に大きいと指摘している。例えばダイヤモンド銅にダイヤモンドのドーピングをさらに加えることで、より優れた放熱効果が期待できるとし、将来的にダイヤモンドはAI演算能力チップとデータセンターの放熱ソリューションにおける最優先材料になる」と述べた。
なお、中国のダイヤモンド単結晶の生産量は世界総生産量の90%以上を占めており、うち河南省の人工ダイヤモンド生産量は80%を占めている。市場調査機関は、2028年の世界のダイヤモンド放熱市場規模が172億元から483億元に達する可能性があると予測している。
サウスチャイナ・モーニング・ポストの報道によれば、曙光数創はすでに放熱設備のオープン実験室を設立しており、チップ・サーバー・システムインテグレーター・算力事業者などに対してコアインターフェースとテスト環境を開放する予定だ。互換性の難題を協力して克服し、業界標準の策定を加速させ、国産高性能インテリジェント算力インフラの導入障壁を引き下げ、オープンエコシステムの構築を推進するとしている。
