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- 1㎠당 770W 핫스폿 겨냥… 합성 다이아몬드 결합 냉각판 전격 공개
- 시뮬레이션서 온도 22℃ 급랭 확인… 와트당 연산 효율 35% 개선
- 2000W 넘긴 차세대 칩셋… 한국 반도체 패키징·소부장 규격 재편 촉발
- 시뮬레이션서 온도 22℃ 급랭 확인… 와트당 연산 효율 35% 개선
- 2000W 넘긴 차세대 칩셋… 한국 반도체 패키징·소부장 규격 재편 촉발
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미국 능동형 냉각 기술 기업 프로어 시스템즈가 2026년 10월 12일(현지시각) 엔비디아 루빈을 비롯한 차세대 가속기 핫스폿을 제어하는 '리퀴드젯 다이아몬드' 냉각판을 공개하며 2300W 초고발열 반도체 냉각에 착수했다.
정보기술 전문 매체 톰스하드웨어는 이번 신제품은 합성 다이아몬드 층을 결합해 기존 구리 냉각판 대비 칩 작동 온도를 최대 22℃ 낮추는 전산 시뮬레이션 해석 결과를 확보했다고 이날 보도했다.
초대형 인공지능 연산 장치의 전력 밀도가 물리적 한계치에 다다른 가운데 초고열 분산 기술이 실증 단계에 진입하면서 한국 반도체 패키징 생태계에도 기술 규격 전환 압박이 커질 관측이다.
구리 한계 뛰어넘은 신소재… 770W/㎠ 핫스폿 정조준
적용 대상은 엔비디아의 2300W급 루빈 가속기와 AMD의 인스팅트 MI400 및 MI500 시리즈 등 차세대 연산 가속기 제품군이다.
핵심 기술은 냉각판 기저부에 통합한 다이아몬드 웨이퍼 열 분산체다. 탄소 결정 구조인 다이아몬드는 열전도율이 1센티미터·켈빈당 20W를 초과해 약 4W 수준인 구리 대비 5배 이상 높다.
칩 중심부 국소 부위에서 발생하는 고열이 냉각 유체 통로로 전달되기 전 표면 전체로 확산하도록 유도했다. 제조사는 이 설계를 통해 1㎠당 전력 밀도 대응 범위를 기존 600W에서 770W까지 확장했다고 설명했다. 다만 다이아몬드 웨이퍼 제조 공정과 냉각판 접합 기술은 대외에 공개하지 않았다.
시뮬레이션 기반 성능 지표와 오픈 컴퓨트 프로젝트 서밋 실증 과제
성능 수치는 제조사가 구축한 열역학 전산 해석 모델에 기반한다. 일반 가공 구리 냉각판 대비 기본형 제품이 칩 온도를 약 12℃ 낮췄다면 다이아몬드 분산체를 더한 완제품은 작동 온도를 16℃에서 22℃까지 낮추는 것으로 추산됐다.
전력 1W당 인공지능 토큰 처리량 역시 기존 대비 30%에서 35%까지 개선된다는 계산이다. 제조사 모델 기준 열전달 효율은 75%, 최대 핫스폿 전력 밀도는 150% 이상 향상됐다.
프로어는 2026년 10월 12일부터 16일까지 열리는 오픈 컴퓨트 프로젝트 글로벌 서밋 현장에서 엔비디아 루빈 냉각 실증을 진행한다.
다만 시연 과정에 투입되는 대상이 실제 양산용 반도체 다이인지 전산 해석 검증용 열 시험 장치인지는 확인되지 않았다. 실험실 전산 해석 결과가 실제 데이터센터 서버 랙 환경에서 동일하게 재현되는지 여부가 첫 시험대에 오른다.
초고발열 인공지능 가속기 확산과 한국 공급망 파급 효과
단일 가속기 소비전력이 2000W를 넘어서면서 한국 반도체 후공정 생태계는 구조적 기술 변화를 요구받고 있다. 12단 이상 고적층 구조를 채택하는 6세대 고대역폭메모리와 로직 다이를 단일 실리콘 인터포저에 묶는 2.5차원 패키징 환경에서는 칩과 방열 부품 간 열팽창계수 차이로 인한 휨 현상이 발생하기 쉽다.
기존 금속계 방열판을 대체할 합성 다이아몬드 계열 초고열전도 방열 소재 도입 여부가 차세대 패키징 수율을 가르는 핵심 변수로 부상하고 있다.
가치사슬 측면에서는 냉각 부품 납품 단가와 열계면물질 공급망에 직접적인 영향이 전달된다. 고밀도 액체 순환 구조와 탄소 신소재를 결합한 냉각 모듈은 제조 공정의 복잡성으로 인해 기존 금속 절삭형 부품 대비 단가 상승을 유발하는 요인으로 꼽힌다.
고열전도성 방열 시트와 언더필 소재를 공급하는 한국 소재·부품·장비 기업 역시 1㎠당 700W 이상 전력 밀도를 견디는 고내열 신소재 배합 기술을 확보해야 하는 문턱에 직면했다.
반대 시나리오도 열려 있다. 합성 다이아몬드 박막 형성 비용과 이종 소재 접합 공정 결함으로 부품 단가가 과도하게 치솟을 경우 데이터센터 운영사는 칩셋 동작 속도를 제한해 발열을 억제하는 우회책을 고려할 수 있다.
개별 부품 단위 고비용 수랭 블록 대신 서버 랙 전체를 절연성 냉매에 담그는 액침냉각 인프라 투자가 먼저 안착할 경우 특수 소재 냉각판 수요는 제한적인 고성능 연구용 서버에 머무를 가능성이 존재한다.
이번 기술의 시장 안착 여부는 전산 시뮬레이션 지표를 넘어 실제 2300W 서버 랙 환경에서 누수 없는 내구성과 770W 제어 능력을 실측으로 입증하느냐에 달려 있다. 값비싼 다이아몬드 복합 공정의 대량 양산 단가를 얼마나 낮출 수 있는지가 차세대 수랭 시장 주도권 경쟁의 실질적 분수령이 될 전망이다.
김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com
