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La vecchia battuta sul legame tra ragazze e diamanti oggi assume nuove sfumature. Questi preziosi non sono più esclusiva delle gioielliere, ma stanno trovando alleati nei chip dei computer, pronti a rivoluzionare il settore dell'elettronica. I diamanti sintetici sono noti per la loro eccezionale capacita di condurre calore, superando di gran lunga i valori registati dal rame puro. Con l'aumento progressivo della potenza di calcolo dei processori tecnologie viene intensificata anche la produzione di calore. Questo fenomeno comporta problemi di surriscaldamento all'interno dei dispositivi elettronici che possono essere mitigati dall'utilizzo dei diamanti come radiatori ideali del futuro.
Le microarchitetture contemporanee ospitano all'interno dei loro circuiti centinaia di miliardi di transistor. Gran parte dell'energia in questi apparecchi si disperde sotto forma di calore, portando a surriscaldamenti che riducono l'efficacia e la longevità dei dispositivi. Nei data center, la questione si fa ancor più critica data la crescente richiesta per sistemi di raffreddamento più costosi e dispendiosi a livello energetico. Senza soluzioni innovative, il consumo di energia nell'IT rischia di salire incontrollatamente, spingendo il settore a cercare nuovi materiali per la dissipazione termica. Ed è in questo ambito che i diamanti sintetici brillano per il loro potenziale.
La scelta dei diamanti si deve alla loro struttura cristallina in cui ogni atomo di carbonio è legato strettamente a quattro atomi vicini, consentendo una perfetta trasmissione delle vibrazioni termiche, note come fononi, in tutte le direzioni. Già oggi, questi dissipatori di calore, fatti di diamanti, trovano applicazioni nei contesti dove l'affidabilità è essenziale, come nell'elettronica spaziale. In un futuro non troppo lontano, è probabile che questi materiali diventino comuni anche in dispositivi consumer come PC e smartphone.
Una delle compagnie leader in questa innovazione è la Diamond Foundry di South San Francisco. L'azienda è specializzata nella produzione di sottili pellicole di diamante monocristallino, applicate a wafer di silicio. I diamanti sintetici vengono prodotti attraverso il CVD, un processo di deposizione da vapore chimico, e successivamente levigati fino a raggiungere una struttura cristallina perfetta. I dischi prodotti, di circa 10 cm di diametro, vengono ridotti a livelli atomici in modo da aderire efficacemente ai chip e dissipare al meglio il calore dalle aree più calde.
Questo approccio migliora le performance e la durata dei microprocessori senza necessità di sistemi di raffreddamento massicci, anche se i costi di produzione rimangono elevati a causa della complessità del processo. Parallelamente, si stanno sviluppando soluzioni ibride, come i radiatori realizzati in diamante-rame presentati quest'anno dalla società Element Six, parte del gruppo De Beers. Questi sistemi sono già impiegati nelle telecomunicazioni e nella tecnologia aerospaziale e ora si stanno affacciando al mercato delle infrastrutture informatiche.
Sebbene creare film sottili di diamante sintetico sia un'operazione complicata e costosa, gli scienziati della Stanford University sono alla ricerca di metodi alternativi per ottenere strati di diamante più spessi direttamente sui chip. Contrariamente al deposito, crescere uno strato multistrato è più semplice e può essere incorporato tra gli strati di transistor all'interno dei chip, sebbene presenti ancora problemi di conduzione termica laterale per superfici estese.
La ricerca prosegue incessantemente in questo ambito, poiché rappresenta un bivio fondamentale: fermare il progresso nello sviluppo delle tecnologie computazionali o lavorare esclusivamente al servizio dell'intelligenza artificiale.
