De Verenigde Staten ontwikkelen halfgeleidermaterialen met een hoge thermische geleidbaarheid om de opwarming van de chip te onderdrukken.
Met de toename van het aantal transistors in de chip blijven de rekenprestaties van de computer verbeteren, maar de hoge verdichting zorgt ook voor veel hotspots.
Zonder de juiste thermische beheertechnologie zijn er, naast het vertragen van de werksnelheid van de processor en het verminderen van de betrouwbaarheid, ook redenen om oververhitting te voorkomen en extra energie te vereisen, waardoor problemen met energie-inefficiëntie ontstaan. Om dit probleem op te lossen heeft de Universiteit van Californië, Los Angeles in 2018 een nieuw halfgeleidermateriaal ontwikkeld met een extreem hoge thermische geleidbaarheid, dat is samengesteld uit defectvrij boorarsenide en boorfosfide, vergelijkbaar met bestaande warmteafvoermaterialen zoals diamant en siliciumcarbide. verhouding, met meer dan 3 keer de thermische geleidbaarheid.
In juni 2021 gebruikte de Universiteit van Californië, Los Angeles, nieuwe halfgeleidermaterialen in combinatie met krachtige computerchips om de warmteontwikkeling van de chips met succes te onderdrukken, waardoor de computerprestaties werden verbeterd. Het onderzoeksteam plaatste de boorarsenide-halfgeleider tussen de chip en het koellichaam als een combinatie van het koellichaam en de chip om het warmtedissipatie-effect te verbeteren, en voerde onderzoek uit naar de thermische beheerprestaties van het eigenlijke apparaat.
Na het verbinden van het boorarsenidesubstraat met de galliumnitride-halfgeleider met grote energiekloof werd bevestigd dat de thermische geleidbaarheid van het galliumnitride/boorarsenide-grensvlak wel 250 MW/m2K bedroeg, en dat de thermische weerstand van het grensvlak een extreem klein niveau bereikte. Het boorarsenidesubstraat wordt verder gecombineerd met een geavanceerde transistorchip met hoge elektronenmobiliteit, samengesteld uit aluminium galliumnitride/galliumnitride, en er wordt bevestigd dat het warmtedissipatie-effect aanzienlijk beter is dan dat van diamant of siliciumcarbide.
Het onderzoeksteam liet de chip op maximale capaciteit draaien en mat de hotspot van kamertemperatuur tot de hoogste temperatuur. De experimentele resultaten tonen aan dat de temperatuur van het diamanten koellichaam 137°C is, het siliciumcarbide koellichaam 167°C en het boorarsenide koellichaam slechts 87°C. De uitstekende thermische geleidbaarheid van deze interface is te danken aan de unieke fononische bandstructuur van boorarsenide en de integratie van de interface. Het boorarsenidemateriaal heeft niet alleen een hoge thermische geleidbaarheid, maar heeft ook een kleine thermische grensweerstand.
Het kan worden gebruikt als koellichaam om een hoger bedrijfsvermogen van het apparaat te bereiken. Er wordt verwacht dat het in de toekomst zal worden gebruikt voor draadloze communicatie over lange afstanden met hoge capaciteit. Het kan worden gebruikt op het gebied van hoogfrequente vermogenselektronica of elektronische verpakkingen.
Posttijd: 08 augustus 2022