Οι Ηνωμένες Πολιτείες αναπτύσσουν υλικά ημιαγωγών με υψηλή θερμική αγωγιμότητα για την καταστολή της θέρμανσης των τσιπ.
Με την αύξηση του αριθμού των τρανζίστορ στο τσιπ, η υπολογιστική απόδοση του υπολογιστή συνεχίζει να βελτιώνεται, αλλά η υψηλή πυκνότητα δημιουργεί επίσης πολλά hot spots.
Χωρίς την κατάλληλη τεχνολογία διαχείρισης θερμότητας, εκτός από την επιβράδυνση της ταχύτητας λειτουργίας του επεξεργαστή και τη μείωση της αξιοπιστίας, υπάρχουν και λόγοι για Αποτρέπει την υπερθέρμανση και απαιτεί πρόσθετη ενέργεια, δημιουργώντας προβλήματα ενεργειακής αναποτελεσματικότητας.Για να λύσει αυτό το πρόβλημα, το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες ανέπτυξε ένα νέο υλικό ημιαγωγών με εξαιρετικά υψηλή θερμική αγωγιμότητα το 2018, το οποίο αποτελείται από αρσενίδιο βορίου χωρίς ελαττώματα και φωσφίδιο βορίου, το οποίο είναι παρόμοιο με τα υπάρχοντα υλικά απαγωγής θερμότητας, όπως π.χ. διαμάντι και καρβίδιο του πυριτίου.αναλογία, με περισσότερο από 3 φορές τη θερμική αγωγιμότητα.
Τον Ιούνιο του 2021, το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες χρησιμοποίησε νέα υλικά ημιαγωγών για να συνδυαστεί με τσιπ υπολογιστών υψηλής ισχύος για να καταστείλει επιτυχώς την παραγωγή θερμότητας των τσιπ, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση του υπολογιστή.Η ερευνητική ομάδα εισήγαγε τον ημιαγωγό αρσενιδίου του βορίου μεταξύ του τσιπ και της ψύκτρας ως συνδυασμό της ψύκτρας και του τσιπ για να βελτιώσει το φαινόμενο απαγωγής θερμότητας και πραγματοποίησε έρευνα για την απόδοση θερμικής διαχείρισης της πραγματικής συσκευής.
Μετά τη σύνδεση του υποστρώματος αρσενιδίου του βορίου στον ημιαγωγό νιτριδίου του γαλλίου μεγάλου κενού ενέργειας, επιβεβαιώθηκε ότι η θερμική αγωγιμότητα της διεπιφάνειας νιτριδίου γαλλίου/αρσενιδίου βορίου ήταν τόσο υψηλή όσο 250 MW/m2K και η θερμική αντίσταση διεπαφής έφτασε σε εξαιρετικά μικρό επίπεδο.Το υπόστρωμα αρσενιδίου του βορίου συνδυάζεται περαιτέρω με ένα προηγμένο τσιπ τρανζίστορ υψηλής κινητικότητας ηλεκτρονίων που αποτελείται από νιτρίδιο του γαλλίου αλουμινίου/νιτρίδιο γαλλίου και επιβεβαιώνεται ότι το αποτέλεσμα απαγωγής θερμότητας είναι σημαντικά καλύτερο από αυτό του διαμαντιού ή του καρβιδίου του πυριτίου.
Η ερευνητική ομάδα λειτούργησε το τσιπ στη μέγιστη χωρητικότητα και μέτρησε το hot spot από τη θερμοκρασία δωματίου έως την υψηλότερη θερμοκρασία.Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η θερμοκρασία της ψύκτρας με διαμάντια είναι 137°C, η ψύκτρα καρβιδίου του πυριτίου είναι 167°C και η ψύκτρα με αρσενίδιο του βορίου είναι μόνο 87°C.Η εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα αυτής της διεπαφής προέρχεται από τη μοναδική δομή φωνονικής ζώνης του αρσενιδίου του βορίου και την ενσωμάτωση της διεπαφής.Το υλικό αρσενιούχου βορίου όχι μόνο έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα, αλλά έχει επίσης μια μικρή θερμική αντίσταση διεπαφής.
Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ψύκτρα για την επίτευξη υψηλότερης ισχύος λειτουργίας της συσκευής.Αναμένεται να χρησιμοποιηθεί στο μέλλον σε ασύρματες επικοινωνίες μεγάλων αποστάσεων, υψηλής χωρητικότητας.Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στον τομέα των ηλεκτρονικών ισχύος υψηλής συχνότητας ή της ηλεκτρονικής συσκευασίας.
Ώρα δημοσίευσης: Aug-08-2022