Обнаружен новый полупроводниковый материал для чипов

Обнаружен новый полупроводниковый материал для чипов

Изучая образование «горячих точек», ухудшающих производительность  компьютерных чипов, инженеры UCLA разработали новый полупроводниковый материал, основным компонентом которого выступает арсенид бора. Эксперименты показали более эффективное действие по отводу и рассеиванию выделяемого чипами тепла, чем другие используемые сегодня полупроводниковые материалы. Новая разработка может стать своеобразным революционным проектом. Совершенство функций теплоотвода компьютерных процессоров и прочей электроники, включая светодиоды, становится очевидным.

Минимизация с эффектом перегрева

Компьютерные процессоры по мере технологического совершенства минимизируются в размерах до нанометрового диапазона. При этом миллиарды транзисторов вмещаются на площади одного электронного чипа.

Этот феномен описывает Закон Мура, который показывает удвоение числа транзисторов на чипе примерно каждые два года. Вновь нарождённое, минимизированное поколение чипов, способствует производству быстродействующих компьютеров, мощных, способных выполнять больше работы. Однако увеличение объёма работы неизменно сопровождается увеличенным выделением тепла.

Фактор теплоотвода для электронных устройств становится проблемой «номер один», когда дело касается оптимизации производительности. Образование высокой температуры обычно происходит по двум причинам:

  1. Поскольку габариты транзисторов уменьшаются, одним внутренним участком выделяется больше тепла. Увеличение теплового фона замедляет скорость работы процессора. Особенно ярко замедление проявляется в «горячих точках» чипов, где самый высокий рост температуры.
  2. Для эффективного охлаждения процессоров требуется большое количество энергии. Логичной видится ситуация, когда процессор не перегревается и поэтому работает быстрее, а энергия на охлаждение используется под иные цели.

Исследование, проведённое UCLA, отметилось кульминацией после нескольких лет экспериментов. Эксперименты предусматривали проектирование и изготовление материалов, интеллектуальное моделирование и точность измерений температур.

В результате был обнаружен свободный от дефектов арсенид бора – проводник, обладающий рекордной теплопроводностью. Скорость распространения тепла втрое выше, чем показывают используемые в настоящее время материалы (карбид кремния, медь). Именно благодаря этому материалу, эффективно отводится тепло, сконцентрированное в «горячих точках» электронных чипов.

По словам исследователей:

Материал может стать фактором значительного повышения производительности и снижения спроса на энергию по всем видам электроники, начиная от малых мобильных устройств и завершая современными мощными компьютерами центров обработки данных.

Новый материал обладает высоким потенциалом интеграции в текущие производственные процессы, благодаря уникальным полупроводниковым свойствам.

Экспериментальная практика показала возможности масштабировать технологию. По всей видимости, грядёт эра замены современных полупроводниковых материалов совершенно другими.


На основе материалов: Samueli ucla