Νέο υλικό που αναγνωρίστηκε από το US Navy θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην απαγωγή θερμότητας τσιπ υπολογιστή

βόριο νιτρίδιο

Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις στον σχεδιασμό ημιαγωγών είναι η εύρεση τρόπων για την απομάκρυνση της απορριπτόμενης θερμότητας από μια δομή και σε οποιαδήποτε περιοχή απορρόφησης έχει σχεδιαστεί για αυτήν. Αυτό το ζήτημα δεν παίζει πολύ - η CPU και η ψύξη του συστήματος, όταν συζητούνται, τείνουν να επικεντρώνονται στην εξεύρεση πιο αποτελεσματικών τρόπων για την απομάκρυνση της θερμότητας από ένα καπάκι ψύκτρας ή την κορυφή του καλουπιού. Το ζήτημα της αποτελεσματικής μεταφοράς θερμότητας προς το αυτό το σημείο είναι εξίσου σημαντικό με το τι συμβαίνει μετά. Ερευνητές που εργάζονται στο US Naval Research Laboratory σε συνεργασία με το Boston College βρήκαν μια νέα, εξαιρετικά αποτελεσματική μέθοδο μετάδοσης. Το μυστικό? Κυβικό αρσενίδιο.

Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, η θερμική αγωγιμότητα θερμοκρασίας δωματίου του βορίου αρσενιδίου BAs) είναι υψηλότερη από 2000 Wm-1K-1. Αυτό είναι σε επίπεδο με διαμάντι ή γραφίτη, που έχουν τις υψηλότερες τιμές χύδην γνωστές, αλλά και οι δύο είναι εξαιρετικά δύσκολο να εργαστούν ή να ενσωματωθούν σε ένα προϊόν. Η μαζική σύνθεση και η ακριβής εφαρμογή τόσο του διαμαντιού όσο και του γραφίτη είναι αμφότερες δύσκολες, γεγονός που περιορίζει την πρακτική χρήση των δυνατοτήτων τους. Το αρσενίδιο του βορίου θα μπορούσε να αποδειχθεί πιο ανθεκτικό.

Ο λόγος γεννήθηκε το αρσενίδιο διεξάγει τη θερμότητα τόσο αποτελεσματικά οφείλεται σε δονητικά κύματα (φωνόνια) εντός της δομής του πλέγματος. Σε ένα συμβατικό μέταλλο, η θερμότητα μεταφέρεται από ηλεκτρόνια. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια φέρουν επίσης ηλεκτρικό φορτίο, υπάρχει συσχέτιση μεταξύ της θερμικής αγωγιμότητας ενός μετάλλου και της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του σε θερμοκρασία δωματίου. Μέταλλα όπως ο χαλκός και το αλουμίνιο, που μεταδίδουν θερμότητα καλά, τείνουν επίσης να μεταφέρουν ηλεκτρισμό αρκετά καλά, ιδιαίτερα σε σύγκριση με το σίδηρο, που είναι ένας κακός φορέας, ή μόλυβδο, που είναι βασικά η γκρινιάρης λάμα του μεταλλικού κόσμου.

αρσενίδιο βορίου

Η εργασία που γίνεται εδώ είναι θεωρητική και βασίζεται στη μοντελοποίηση της γνωστής δομής πλέγματος του βορίου, αλλά τα μαθηματικά ελέγχουν. Η δομή του πλέγματος και οι γνωστές ιδιότητες των ημιαγωγών, συμπεριλαμβανομένης της εργασίας ημιαγωγών που πραγματοποιούνται στην ομάδα III-V της οποίας συμμετέχει το βόριο, υποδεικνύουν πιθανές εφαρμογές σε ηλιακά κύτταρα και κυκλώματα σκληρυμένα με ακτινοβολία. Ένα από τα άλλα πλεονεκτήματα του βορίου, σε αντίθεση με ένα υλικό όπως το διαμάντι, είναι ότι η κατασκευή ημιαγωγών III-V είναι ήδη ένας τομέας συνεχούς έρευνας. Το βόριο μπορεί να συνδεθεί με το αρσενίδιο του γαλλίου (BGaAs), αν και τα δεδομένα σχετικά με την αποτελεσματικότητά του σε αυτήν τη διαμόρφωση είναι κάπως περιορισμένα.

Εάν η πρόβλεψη των ερευνητών αποδειχθεί έγκυρη, υπάρχουν αναμφίβολα χρήσεις για αυτήν την ικανότητα. Το αρσενίδιο του γαλλίου είναι ένα δύσκολο υπόστρωμα για εργασία, και αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο το πυρίτιο παρέμεινε το βιομηχανικό πρότυπο, αλλά πολλοί κατασκευαστές αναμένεται να ανάπτυξη υλικών III-V τα επόμενα χρόνια καθώς το CMOS scaling γίνεται όλο και πιο δύσκολο. Η απομάκρυνση της θερμότητας από το τρανζίστορ θα μπορούσε να επιτρέψει υψηλότερες επιδόσεις και να μειώσει την ανάγκη ψύξης σε οποιαδήποτε εφαρμογή όπου η συσσώρευση θερμότητας είναι επιζήμια για τη λειτουργία του προϊόντος (δηλαδή, τα περισσότερα από αυτά). Ο Boron έχει επίσης αποκτήσει έλεγχο τα τελευταία χρόνια χάρη στον τρόπο συνεργασίας με το graphene. Όπως φαίνεται στην εικόνα στην κορυφή της ιστορίας, το νιτρίδιο του βορίου και το γραφένιο μπορούν να αναπτυχθούν το ένα δίπλα στο άλλο, δημιουργώντας νανοσύρματα γραφενίου που απομονώνονται από το βόριο. Αυτοί οι τύποι εφαρμογών υποδηλώνουν ότι στο μέλλον μπορεί να δοθεί μεγαλύτερη προσοχή στο βόριο, ειδικά εάν η παραγωγή μπορεί να αυξηθεί σε βιομηχανικά επίπεδα.

Copyright © Ολα Τα Δικαιώματα Διατηρούνται | 2007es.com