Materiaal voor warmtebeheer houdt computers koel

Computerprocessors zijn in de loop der jaren gekrompen tot nanometerschalen, met miljarden transistors op een enkele computerchip. Hoewel het toegenomen aantal transistors computers sneller en krachtiger maakt, genereert het ook meer hotspots in een sterk gecondenseerde ruimte. Zonder een efficiënte manier om warmte tijdens bedrijf af te voeren, vertragen computerprocessors en resulteren in onbetrouwbare en inefficiënte computers. Bovendien vereisen de sterk geconcentreerde hitte en hoge temperaturen op computerchips extra energie om oververhitting van processors te voorkomen.

Er is een ultrahoog thermisch beheermateriaal ontwikkeld - defectvrij boorarsenide - dat effectiever is in het opnemen en afvoeren van warmte dan andere bekende metaal- of halfgeleidermaterialen zoals diamant en siliciumcarbide. De onderzoekers integreerden het materiaal in computerchips met state-of-the-art, wide-band-gap transistors van galliumnitride, high-electron-mobility transistors (HEMT's) genaamd.

Bij het draaien van de processors op bijna maximale capaciteit, vertoonden chips die boorarsenide als warmteverspreider gebruikten een maximale warmtetoename van kamertemperatuur tot bijna 188 ° F. Dit is aanzienlijk lager dan chips die diamant gebruiken om warmte te verspreiden, met temperaturen die oplopen tot ongeveer 278 °F of die met siliciumcarbide die een warmtetoename vertonen tot ongeveer 332 °F.

Deze resultaten laten duidelijk zien dat boor-arsenide-apparaten een veel hoger bedrijfsvermogen aankunnen dan processors die traditionele materialen voor thermisch beheer gebruiken. Boorarsenide is ideaal voor warmtebeheer omdat het niet alleen een uitstekende thermische geleidbaarheid vertoont, maar ook een lage weerstand tegen warmtetransport vertoont. Wanneer warmte een grens van het ene materiaal naar het andere overschrijdt, is er meestal enige vertraging om in het volgende materiaal te komen. Het boorarsenidemateriaal heeft een zeer lage thermische grensweerstand.

Het team heeft ook boorfosfide ontwikkeld als een andere uitstekende kandidaat voor warmteverspreiding. Tijdens hun experimenten illustreerden de onderzoekers eerst de manier om een ​​halfgeleiderstructuur te bouwen met boorarsenide en vervolgens het materiaal te integreren in een HEMT-chipontwerp.

Neem voor meer informatie contact op met Christine Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien..