Diamond Foundry présente un diamant synthétique monocristallin de 200 mm de diamètre. Ce changement d’échelle pourrait faciliter l’utilisation du matériau dans l’électronique, notamment pour évacuer la chaleur des processeurs d’IA.
Tenu entre deux mains gantées, le disque a les dimensions d’une petite assiette. Sur les photographies publiées le 5 novembre par Diamond Foundry, il apparaît encore brut, sans polissage. L’entreprise américaine revendique une première mondiale : avoir produit un seul cristal de diamant de 20 cm de diamètre.
Un seul cristal, né d’une recherche universitaire
Le mot « monocristallin » compte autant que les dimensions. Il désigne ici un cristal continu, dont l’organisation atomique se prolonge sur toute la surface. Une plaque polycristalline, elle, rassemble des grains aux orientations différentes. L’enjeu consiste donc à conserver cette structure unique en faisant croître le matériau.
Dans un communiqué du 6 novembre 2023, Diamond Foundry présentait déjà un wafer monocristallin de 100 mm. Le nouveau disque double ce diamètre, pour atteindre un format utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs.
Comment obtenir un aussi grand cristal sans disposer, au départ, d’un diamant de taille comparable ? Une partie de la réponse porte un nom : l’hétéroépitaxie. Dans une présentation publiée en 2022, Diamond Foundry décrivait la croissance du diamant sur un empilement de couches nanométriques d’iridium et de zircone stabilisée à l’yttrium, le tout déposé sur une plaque de silicium. Ce support permet d’amorcer la formation du cristal sur un autre matériau que le diamant. C’est la voie que l’entreprise décrivait en 2022 ; sa nouvelle annonce ne détaille pas le procédé employé pour ce nouveau disque.
Cette technologie vient d’Augsburg Diamond Technology, ou Audiatec, rachetée en 2022. Fondée en 2015 par Matthias Schreck, Martin Fischer et Stefan Gsell, cette société est issue du département de physique de l’université d’Augsbourg, en Allemagne. C’est dans ces recherches universitaires que le projet trouve ses racines.
Diamond Foundry annonçait d’ailleurs disposer de réacteurs de croissance de 200 mm dès 2022. La taille de la machine ne faisait donc pas tout : encore fallait-il obtenir un cristal unique à cette échelle.
Pourquoi mettre du diamant près d’un processeur ?
Le diamant conduit remarquablement bien la chaleur. Le fabricant spécialisé Diamond Materials indique une conductivité thermique pouvant atteindre environ 2 000 W/m·K, soit près de cinq fois celle du cuivre. Cela ne signifie pas qu’un processeur fonctionnerait à une température cinq fois plus basse. Ce rapport décrit une propriété du matériau, pas les performances d’un système de refroidissement complet.
L’intérêt est de répartir la chaleur concentrée dans une petite zone, puis de faciliter son transfert vers le système chargé de l’évacuer. Cet usage existe déjà : Element Six propose des composants en diamant pour la gestion thermique, avec des applications dans les amplificateurs radiofréquences, les lasers et les accélérateurs d’IA. La qualité du contact entre les matériaux reste essentielle pour que la chaleur circule efficacement.
Les ambitions de Diamond Foundry dépassent aussi le refroidissement. L’entreprise cite l’électronique de puissance, l’optique et les systèmes quantiques parmi les débouchés envisagés pour ses grands cristaux.
Faut-il encore transformer ce disque brut en matériau exploitable à grande échelle. L’annonce ne donne ni coût de production, ni rendement industriel, ni mesure de refroidissement obtenue avec ce spécimen de 200 mm. Qualité après polissage, régularité de fabrication et intégration aux composants seront déterminantes. Le diamant de 20 cm attire les regards ; sa capacité à être produit en quantité, à un coût acceptable, décidera de sa place dans les machines.
