고성능 컴퓨팅, 고전력 전자 소자 및 첨단 패키징 기술의 급속한 발전에 따라 칩 발열은 시스템 성능과 신뢰성을 제약하는 핵심 병목 현상이 되었다. 다이아몬드는 실온에서 열전도율이 2000-2200W/(m·K)에 달해 구리의 5배, 알루미늄의 10배 이상이다. 초고효율 열전도성 외에도 다이아몬드는 전기 절연성, 반도체 재료와 일치하는 낮은 열팽창 계수, 내고온 특성을 갖춰 기존 칩 아키텍처 개조 없이 재료 기반에서 열전도 경로를 최적화하여 칩 내부의 ‘국부적 핫스팟’ 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. AI 칩 전력 소모가 지속적으로 급증하는 상황에서 다이아몬드 냉각은 '선택 사항'에서 '필수 사항'으로 전환되었습니다.
아카시 시스템즈의 냉각 기술은 기존 공기 냉각이나 액체 냉각 시스템을 대체하는 것이 아니라, GPU 열전도 경로에 다이아몬드 강화층을 삽입하는 방식이다. 인공 다이아몬드를 갈륨 나이트라이드 등 전도성 소재와 융합해 칩 패키징의 일부로 통합함으로써, 칩에서 방열 인터페이스까지의 열전달 경로를 근본적으로 최적화하고 인터페이스 열저항을 낮춘다.
공식 데이터에 따르면, 최대 50℃에 달하는 고온 환경 데이터센터 조건에서 이 솔루션은 와트당 연산 성능을 약 15% 향상시키며 GPU 풀 부하 시 클럭 다운 없이 작동할 수 있습니다. 1만 장의 H200을 배치한 데이터센터의 경우, 이는 1,500장의 GPU에 해당하는 유효 연산 성능 증가 또는 약 15%의 하드웨어 투자 감소에 해당하며, 데이터센터의 자본 지출 효율성과 총 소유 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 동시에 서버가 50℃의 고온 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있다는 것은 데이터센터의 지리적 환경 의존도가 크게 낮아짐을 의미한다.
최근 엔비디아는 차세대 베라 루빈(Vera Rubin) 아키텍처 GPU에 '다이아몬드-구리 복합 냉각 + 45℃ 온수 직액 냉각'이라는 새로운 방안을 전면 도입할 것을 명확히 밝혔다. 이중 전략은 다이아몬드가 AI 열 관리 분야에서 핵심 가치를 지닌다는 점을 부각시켰습니다. 이는 고성능 칩의 냉각 병목 현상을 해결할 뿐만 아니라, 초경질 재료가 반도체, 데이터 센터, 첨단 컴퓨팅 분야에서 성장할 수 있는 공간을 열어주어 다이아몬드를 대표로 하는 초경질 재료가 산업 변혁의 중심에 서게 했습니다.
