Stany Zjednoczone opracowują materiały półprzewodnikowe o wysokiej przewodności cieplnej, które zapobiegają nagrzewaniu się chipów.
Wraz ze wzrostem liczby tranzystorów w chipie wydajność obliczeniowa komputera stale się poprawia, ale duże zagęszczenie powoduje również powstawanie wielu gorących punktów.
Bez odpowiedniej technologii zarządzania ciepłem, oprócz spowolnienia szybkości działania procesora i zmniejszenia niezawodności, istnieją również przyczyny. Zapobiega przegrzaniu i wymaga dodatkowej energii, tworząc problemy związane z nieefektywnością energetyczną. Aby rozwiązać ten problem, w 2018 roku Uniwersytet Kalifornijski w Los Angeles opracował nowy materiał półprzewodnikowy o wyjątkowo wysokiej przewodności cieplnej, który składa się z wolnego od defektów arsenku boru i fosforku boru, który jest podobny do istniejących materiałów rozpraszających ciepło, takich jak diament i węglik krzemu. stosunek, z ponad 3-krotną przewodnością cieplną.
W czerwcu 2021 r. Uniwersytet Kalifornijski w Los Angeles zastosował nowe materiały półprzewodnikowe w połączeniu z chipami komputerowymi o dużej mocy, aby skutecznie tłumić wytwarzanie ciepła przez chipy, poprawiając w ten sposób wydajność komputera. Zespół badawczy umieścił półprzewodnik z arsenku boru pomiędzy chipem a radiatorem jako połączenie radiatora i chipa w celu poprawy efektu rozpraszania ciepła, a także przeprowadził badania nad wydajnością zarządzania cieplnego przez rzeczywiste urządzenie.
Po związaniu podłoża z arsenku boru z półprzewodnikiem azotku galu o szerokiej przerwie energetycznej potwierdzono, że przewodność cieplna granicy faz azotek galu/arsenek boru sięgała 250 MW/m2K, a opór cieplny granicy faz osiągnął niezwykle mały poziom. Podłoże z arsenku boru jest dalej łączone z zaawansowanym chipem tranzystorowym o wysokiej ruchliwości elektronów składającym się z azotku glinu i galu/azotku galu, co potwierdza, że efekt rozpraszania ciepła jest znacznie lepszy niż w przypadku diamentu lub węglika krzemu.
Zespół badawczy uruchomił chip z maksymalną wydajnością i zmierzył gorący punkt od temperatury pokojowej do najwyższej. Wyniki eksperymentów pokazują, że temperatura radiatora diamentowego wynosi 137°C, radiatora z węglika krzemu wynosi 167°C, a radiatora z arsenku boru wynosi tylko 87°C. Doskonała przewodność cieplna tego interfejsu wynika z unikalnej struktury pasm fononowych arsenku boru i integracji interfejsu. Materiał arsenku boru ma nie tylko wysoką przewodność cieplną, ale ma również małą rezystancję cieplną na granicy faz.
Można go używać jako radiatora, aby uzyskać wyższą moc roboczą urządzenia. Oczekuje się, że w przyszłości będzie on stosowany w komunikacji bezprzewodowej o dużej przepustowości na duże odległości. Może być stosowany w dziedzinie elektroniki mocy wysokiej częstotliwości lub opakowań elektronicznych.
Czas publikacji: 8 sierpnia 2022 r