สหรัฐอเมริกาพัฒนาวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าการนำความร้อนสูงเพื่อลดความร้อนของชิป
ด้วยจำนวนทรานซิสเตอร์ในชิปที่เพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ยังคงดีขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่ความหนาแน่นสูงยังทำให้เกิดจุดร้อนจำนวนมาก
หากไม่มีเทคโนโลยีการจัดการระบายความร้อนที่เหมาะสม นอกจากจะทำให้ความเร็วการทำงานของโปรเซสเซอร์ช้าลงและลดความน่าเชื่อถือแล้ว ยังมีเหตุผลในการป้องกันความร้อนสูงเกินไปและต้องใช้พลังงานเพิ่มเติม ทำให้เกิดปัญหาการขาดประสิทธิภาพด้านพลังงาน เพื่อแก้ไขปัญหานี้ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแอนเจลิสได้พัฒนาวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชนิดใหม่ที่มีค่าการนำความร้อนสูงมากในปี 2018 ซึ่งประกอบด้วยโบรอนอาร์เซไนด์และโบรอนฟอสไฟด์ที่ปราศจากข้อบกพร่อง ซึ่งคล้ายกับวัสดุกระจายความร้อนที่มีอยู่ เช่น เพชรและซิลิคอนคาร์ไบด์ อัตราส่วนการนำความร้อนมากกว่า 3 เท่า
ในเดือนมิถุนายน ปี 2021 มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแอนเจลีส ได้ใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ใหม่รวมกับชิปคอมพิวเตอร์กำลังสูงเพื่อยับยั้งการสร้างความร้อนของชิปได้สำเร็จ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของคอมพิวเตอร์ ทีมวิจัยได้ใส่สารกึ่งตัวนำโบรอนอาร์เซไนด์ระหว่างชิปและตัวระบายความร้อนเป็นการรวมกันของตัวระบายความร้อนและชิปเพื่อปรับปรุงผลการกระจายความร้อน และดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับประสิทธิภาพการจัดการระบายความร้อนของอุปกรณ์จริง
หลังจากเชื่อมสารตั้งต้นโบรอนอาร์เซไนด์กับเซมิคอนดักเตอร์แกลเลียมไนไตรด์ที่มีช่องว่างพลังงานกว้าง ได้รับการยืนยันว่าค่าการนำความร้อนของส่วนต่อประสานแกลเลียมไนไตรด์/โบรอนอาร์เซไนด์สูงถึง 250 MW/m2K และความต้านทานความร้อนของส่วนต่อประสานถึงระดับที่น้อยมาก สารตั้งต้นโบรอนอาร์เซไนด์ถูกรวมเข้ากับชิปทรานซิสเตอร์การเคลื่อนที่แบบอิเล็กตรอนสูงขั้นสูงที่ประกอบด้วยอะลูมิเนียมแกลเลียมไนไตรด์/แกลเลียมไนไตรด์ และได้รับการยืนยันว่าผลการกระจายความร้อนดีกว่าเพชรหรือซิลิคอนคาร์ไบด์อย่างมาก
ทีมวิจัยดำเนินการชิปที่ความจุสูงสุด และตรวจวัดจุดร้อนจากอุณหภูมิห้องถึงอุณหภูมิสูงสุด ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิของแผงระบายความร้อนเพชรอยู่ที่ 137°C แผงระบายความร้อนซิลิคอนคาร์ไบด์อยู่ที่ 167°C และแผงระบายความร้อนโบรอนอาร์เซไนด์อยู่ที่ 87°C เท่านั้น การนำความร้อนที่ดีเยี่ยมของอินเทอร์เฟซนี้มาจากโครงสร้างโฟนิคแบนด์อันเป็นเอกลักษณ์ของโบรอนอาร์เซไนด์และการบูรณาการของอินเทอร์เฟซ วัสดุโบรอนอาร์เซไนด์ไม่เพียงแต่มีค่าการนำความร้อนสูงเท่านั้น แต่ยังมีความต้านทานต่อความร้อนที่ส่วนต่อประสานเล็กน้อยอีกด้วย
สามารถใช้เป็นแผงระบายความร้อนเพื่อให้มีกำลังการทำงานของอุปกรณ์สูงขึ้น คาดว่าจะใช้ในการสื่อสารไร้สายระยะไกลและความจุสูงในอนาคต สามารถใช้ในด้านอิเล็กทรอนิกส์กำลังความถี่สูงหรือบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์
เวลาโพสต์: 08 ส.ค.-2022