Þegar flögur minnka og aflþéttleiki klifra, hefur hitastjórnun orðið að flöskuhálsi sem takmarkar frammistöðu. Kopar og ál hafa þjónað iðnaðinum í áratugi, en hitaleiðni þeirra er að ná hámarki. Þess vegna er hálfleiðaraheimurinn að snúa sér að efni með mikla eiginleika: demantur.

Með varmaleiðni fimm til sex sinnum hærri en kopar er demantur í eðli sínu frábær hitadreifari. En með því að breyta því í hagnýta hitauppstreymi hefur verið framleitt þrjár aðskildar tæknileiðir -demants-koparsamsetningar, hreinn CVD fjölkristallaður demantur, ogeinn-demantur. Þrátt fyrir að allir deili orðinu „demantur“, þá eru frammistöðu þeirra, verðpunktar og markforrit mjög mismunandi.

Frá vinstri til hægri: demantur-kopar samsettur diskur, hálfgagnsær CVD fjölkristalluð demantsskífa og glær einkristal -demantur - þrír efnisarkitektúrar fyrir sömu hitauppstreymi.

Demantur-kopar samsett efnisameina tilbúnar demantsagnir sem varmaleiðandi styrkingu með kopargrunni, framleidd með íferð eða sintrun. Massa-framleiddar einkunnir ná venjulega 600–900 W/m·K, en rannsóknarstofusýni með 3D netarkitektúr hafa farið yfir 1.000 W/m·K. Stærsti kostur þeirra er stillanlegur varmaþenslustuðull (CTE): með því að breyta rúmmálshlutfalli demants frá 40% í 70% er hægt að stilla CTE í 4–10 ppm/K, sem samsvarar kísil, kísilkarbíði og gallíumnítríði. Tæknilega áskorunin er léleg bleyta við demanta-koparviðmótið (snertihorn um 140 gráður), sem krefst karbíð-myndandi húðunar eins og títan eða króm til að byggja upp skilvirka-hitaflutningsleið.

Hreinn CVD fjölkristallaður demanturer ræktað með örbylgjuplasma efnagufuútfellingu (MPCVD) og inniheldur engan málmfasa. Varmaleiðni þess nær yfir vítt svið - u.þ.b. 1.000 W/m·K fyrir lægri einkunnir og yfir 2.200 W/m·K fyrir há-gæða efni - sem fer fyrst og fremst eftir kornastærð. Stærri korn þýða færri kornamörk og minni fónóndreifingu, sem ýtir leiðni nær eins-gildum. Með CTE um það bil 1 ppm/K, framúrskarandi rafeinangrun, efnafræðilega tregðu og mikinn vélrænan styrk, er þetta vel-hringefni. Átta-tommu hitadreifarar eru nú þegar í fjöldaframleiðslu. Gallinn er hörku: að teninga og fægja eru hægar og eyða fljótt verkfærum, sem eykur verulega kostnað.

Einn-demanturtáknar hitaleiðnimörk efna í föstu formi-, sem skilar stöðugt 2.000–2.400 W/m·K. Það er framleitt með CVD homoepitaxy á sérstökum einkristalfræjum, sem krefst mjög strangrar vinnslustýringar. Heimsframleiðsla í dag er einbeitt í 1–2 tommur; árið 2026 náðu Element Six og Orbray endurtekinni 3-tommu vinnslu, en 4-tommu er enn í þróun. Kjarnaáskorunin er gallastjórnun og ávöxtun - eftir því sem stærðin eykst verða tilfærslur og tvíburar veldishraða líklegri og hlutfall nothæfs flatar lækkar verulega. Forrit eru eins og er takmörkuð við afkastageira eins og varnarmál, gervihnattahleðslu og 6G RF tæki.

Demantar-koparsamsetningar kosta um þessar mundir u.þ.b. 3–5× hreinan kopar, með 4-tommu hitadreifara sem fara inn á undir-þúsund-júana sviðið. Fyrir kostnaðarviðkvæma uppsetningu gagnavera er hægt að endurheimta þetta iðgjald með afköstum og orkusparnaði.

Hreinn CVD fjölkristallaður demantur er umtalsvert dýrari - 4-tommu hitadreifarar á um 30.000 júan fyrir hverja oblátu. Ríkjandi kostnaðardrifinn er rafmagn: MPCVD verkfæri keyra stöðugt í daga eða vikur í háum-plasmaumhverfi með háum hita, þar sem afl er 40–50% af heildarframleiðslukostnaði. Afskriftir búnaðar eru næst-stærsti þátturinn.

Einkristal demantur er dýrastur allra, með 2-tommu undirlag sem kostar tugþúsundir júana og framboð er takmarkað. Há-gæða fræ eru sjálf CVD-ræktaðar vörur með langan afgreiðslutíma og takmarkaða uppskeru. Vaxtarhraði er aðeins nokkrir míkrómetrar á klukkustund, sem þýðir að ein obláta getur tekið vikur. Ásamt afar lágri uppskeru á stóru svæði gera þessir þættir ólíklegt að hröð kostnaðarlækkun verði.