• Yulia Mi

Получен самый энергетически эффективный полупроводниковый материал в мире

Новый материал отводит тепло от «горячих точек» гораздо более эффективно, чем все известные на текущий момент материалы. Использование такого материала может привести к значительным улучшениям производительности компьютерных чипов и их энергетической эффективности.


Схематическая иллюстрация кристалла ИС с "горячей зоной" (снизу), бездефектного арсенида бора (по центру) и картина электронной дифракции в арсениде бора (сверху)

Работая с проблемой «горячих точек» в компьютерных чипах, которые приводят к снижению их производительности, инженеры из Университета Калифорнии в Лос-Анжелесе разработали новый полупроводниковый материал – бездефектный арсенид бора – который гораздо более эффективен в отведении и рассеивании выделяющегося тепла, чем другие известные нам полупроводниковые материалы.


Исследование было недавно опубликовано учеными в журнале Science.

Тенденция уменьшения компьютерных процессоров до нано масштабных размеров привела к тому, что сейчас один чип может содержать миллиарды транзисторов. Закон Мура предсказывает удваивание количества транзисторов на одном чипе каждые два года. Каждый такой улучшенный чип позволит компьютерам работать быстрее и, соответственно, выполнять больше задач в единицу времени. Но выполнение большего количества задач также означает выделение большего количества тепла.


Проблема теплоотведения и теплораспределения в электронике стала одной из наиболее сложных в оптимизации производительности. Большое тепловыделение снижает скорость работы процессора, в особенности так называемые «горячие точки», где тепло концентрируется и температура резко повышается. Кроме того, для охлаждения высокопроизводительных процессоров требуется большое количество энергии. Если процессоры в принципе не будут так сильно нагреваться, то они будут быстрее работать, и для их охлаждения потребуется меньшее количество энергии.


Несколько лет ученые из Калифорнийского университета исследовали свойства различных материалов, проводили прогностическое моделирование и прецизионные измерения температуры.


Арсенид бора не встречается в природе. Используя вакуумное осаждение ученые пытались получить его структуру с минимальной плотностью дефектов и наибольшей теплопроводностью. В ходе экспериментов был получен материал, который имеет рекордно-высокую теплопроводность - 1300 Вт/м*К. Бездефектный арсенид бора более чем в три раза быстрее проводит тепло, чем все используемые в настоящее время материалы, например, карбид кремния (коэффициент теплопроводности 490 Вт/м*К) и медь (коэффициент теплопроводности 401 Вт/м*К), поэтому тепло, концентрируемое в «горячих точках» при использовании стандартных материалов, будет быстро рассеиваться при использовании нового материала.


«Использование бездефектного арсенида бора может привести к значительному повышению производительности и снижению энергопотребления во всех видах электроники, от малых приборов до мощных производительных компьютеров», - говорит Юнджи Ху, помощник профессора машино- и ракетостроения Калифорнийского Университета, - «Этот материал легко можно интегрировать в современное производство электроники благодаря его полупроводниковым свойствам. Он может заменить современные полупроводниковые материалы и полностью изменить электронную промышленность».


Авторы фото: Hu Research Lab/UCLA Samueli

#арсенидбора #теплопроводность #полупродводник #новыйматериал #энергетическаяэффективность #теплоотведение #теплоотвод

Просмотров: 0

Подписаться на новости SCDAILY