Yhdysvallat kehittää puolijohdemateriaaleja, joilla on korkea lämmönjohtavuus estääkseen sirun kuumenemisen.
Sirussa olevien transistorien määrän kasvaessa tietokoneen laskentasuorituskyky paranee edelleen, mutta suuri tiheys tuottaa myös monia kuumia kohtia.
Ilman asianmukaista lämmönhallintatekniikkaa prosessorin toimintanopeuden ja luotettavuuden heikentämisen lisäksi on syitä Estää ylikuumenemisen ja vaatii lisäenergiaa, mikä aiheuttaa energiatehokkuusongelmia.Tämän ongelman ratkaisemiseksi Los Angelesin Kalifornian yliopisto kehitti vuonna 2018 uuden puolijohdemateriaalin, jolla on erittäin korkea lämmönjohtavuus ja joka koostuu virheettömistä booriarsenidista ja boorifosfidista, joka on samanlainen kuin olemassa olevat lämmönpoistomateriaalit, kuten esim. timantti ja piikarbidi.suhde, yli 3 kertaa suurempi lämmönjohtavuus.
Kesäkuussa 2021 Kalifornian yliopisto Los Angelesissa käytti uusia puolijohdemateriaaleja yhdistettynä suuritehoisiin tietokonesiruihin estääkseen sirujen lämmöntuoton, mikä parantaa tietokoneen suorituskykyä.Tutkimusryhmä laittoi booriarsenidipuolijohteen sirun ja jäähdytyselementin väliin jäähdytyselementin ja sirun yhdistelmänä parantaakseen lämmönpoistovaikutusta ja suoritti tutkimusta varsinaisen laitteen lämmönhallinnan suorituskyvystä.
Kun booriarsenidisubstraatti oli sidottu leveän energiavälin galliumnitridipuolijohteeseen, vahvistettiin, että galliumnitridi/booriarsenidi-rajapinnan lämmönjohtavuus oli jopa 250 MW/m2K ja rajapinnan lämpöresistanssi saavutti erittäin pienen tason.Booriarsenidisubstraatti yhdistetään edelleen edistykselliseen korkean elektronin liikkuvuuden transistorisirun kanssa, joka koostuu alumiinigalliumnitridistä/galliumnitridistä, ja on vahvistettu, että lämmönpoistovaikutus on huomattavasti parempi kuin timantilla tai piikarbidilla.
Tutkimusryhmä käytti sirua suurimmalla kapasiteetilla ja mittasi kuuman pisteen huoneenlämpötilasta korkeimpaan lämpötilaan.Kokeelliset tulokset osoittavat, että timanttijäähdytyselementin lämpötila on 137 °C, piikarbidin jäähdytyselementin lämpötila on 167 °C ja booriarsenidijäähdytyselementin vain 87 °C.Tämän rajapinnan erinomainen lämmönjohtavuus johtuu booriarsenidin ainutlaatuisesta fononisesta kaistarakenteesta ja liitännän integroinnista.Booriarsenidimateriaalilla ei ole vain korkea lämmönjohtavuus, vaan sillä on myös pieni rajapinnan lämpövastus.
Sitä voidaan käyttää jäähdytyselementtinä laitteen suuremman käyttötehon saavuttamiseksi.Sitä odotetaan tulevaisuudessa käytettävän pitkän matkan, suuren kapasiteetin langattomassa viestinnässä.Sitä voidaan käyttää suurtaajuisen tehoelektroniikan tai elektroniikkapakkausten alalla.
Postitusaika: 8.8.2022