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 temperaturą w rzeczywistym urządzeniu.
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.
Może służyć jako radiator w celu uzyskania wyższej mocy roboczej 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