В США разрабатываются полупроводниковые материалы с высокой теплопроводностью для подавления нагрева чипов.
С увеличением количества транзисторов в чипе вычислительная производительность компьютера продолжает улучшаться, но высокая плотность также приводит к появлению множества горячих точек.
Без надлежащей технологии управления температурным режимом, помимо замедления скорости работы процессора и снижения надежности, существуют также причины, по которым он предотвращает перегрев и требует дополнительной энергии, что создает проблемы с энергоэффективностью. Чтобы решить эту проблему, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе в 2018 году разработал новый полупроводниковый материал с чрезвычайно высокой теплопроводностью, который состоит из бездефектного арсенида бора и фосфида бора, который аналогичен существующим теплоотводящим материалам, таким как алмаз и карбид кремния. соотношение, с более чем в 3 раза большей теплопроводностью.
В июне 2021 года Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе использовал новые полупроводниковые материалы в сочетании с мощными компьютерными чипами для успешного подавления тепловыделения чипов и тем самым повышения производительности компьютеров. Исследовательская группа вставила полупроводник из арсенида бора между чипом и радиатором в виде комбинации радиатора и чипа для улучшения эффекта рассеивания тепла, а также провела исследование характеристик терморегулирования реального устройства.
После присоединения подложки из арсенида бора к полупроводнику нитрида галлия с широкой запрещенной зоной было подтверждено, что теплопроводность границы раздела нитрид галлия/арсенид бора достигает 250 МВт/м2К, а термическое сопротивление интерфейса достигает чрезвычайно малого уровня. Подложка из арсенида бора дополнительно сочетается с усовершенствованным транзисторным чипом с высокой подвижностью электронов, состоящим из нитрида алюминия-галлия/нитрида галлия, и подтверждается, что эффект рассеивания тепла значительно лучше, чем у алмаза или карбида кремния.
Исследовательская группа использовала чип на максимальной мощности и измерила температуру горячей точки от комнатной до самой высокой. Результаты экспериментов показывают, что температура алмазного радиатора составляет 137°С, радиатора из карбида кремния - 167°С, а радиатора из арсенида бора - всего 87°С. Превосходная теплопроводность этого интерфейса обусловлена уникальной фононной зонной структурой арсенида бора и интеграцией интерфейса. Материал арсенида бора не только обладает высокой теплопроводностью, но и имеет небольшое межфазное термическое сопротивление.
Его можно использовать в качестве радиатора для достижения более высокой рабочей мощности устройства. Ожидается, что в будущем он будет использоваться в беспроводной связи с высокой пропускной способностью на большие расстояния. Его можно использовать в области высокочастотной силовой электроники или электронной упаковки.
Время публикации: 08 августа 2022 г.