Estados Unidos desarrolla materiales semiconductores con alta conductividad térmica para suprimir el calentamiento de los chips.
Con el aumento del número de transistores en el chip, el rendimiento informático de la computadora continúa mejorando, pero la alta densificación también produce muchos puntos calientes.
Sin una tecnología de gestión térmica adecuada, además de ralentizar la velocidad de funcionamiento del procesador y reducir la confiabilidad, también existen razones para evitar el sobrecalentamiento y requerir energía adicional, creando problemas de ineficiencia energética. Para resolver este problema, la Universidad de California en Los Ángeles desarrolló en 2018 un nuevo material semiconductor con una conductividad térmica extremadamente alta, compuesto de arseniuro de boro y fosfuro de boro sin defectos, similar a los materiales de disipación de calor existentes, como el diamante y carburo de silicio. Relación, con más de 3 veces la conductividad térmica.
En junio de 2021, la Universidad de California en Los Ángeles utilizó nuevos materiales semiconductores para combinarlos con chips de computadora de alta potencia para suprimir con éxito la generación de calor de los chips, mejorando así el rendimiento de la computadora. El equipo de investigación insertó el semiconductor de arseniuro de boro entre el chip y el disipador de calor como una combinación del disipador de calor y el chip para mejorar el efecto de disipación de calor, y llevó a cabo una investigación sobre el rendimiento de la gestión térmica del dispositivo real.
Después de unir el sustrato de arseniuro de boro al semiconductor de nitruro de galio con amplia brecha de energía, se confirmó que la conductividad térmica de la interfaz nitruro de galio/arseniuro de boro era tan alta como 250 MW/m2K, y la resistencia térmica de la interfaz alcanzó un nivel extremadamente pequeño. El sustrato de arseniuro de boro se combina además con un chip transistorizado avanzado de alta movilidad de electrones compuesto de nitruro de galio y aluminio/nitruro de galio, y se confirma que el efecto de disipación de calor es significativamente mejor que el del diamante o el carburo de silicio.
El equipo de investigación operó el chip a su máxima capacidad y midió el punto caliente desde la temperatura ambiente hasta la temperatura más alta. Los resultados experimentales muestran que la temperatura del disipador de calor de diamante es de 137 °C, el disipador de calor de carburo de silicio es de 167 °C y el disipador de calor de arseniuro de boro es de solo 87 °C. La excelente conductividad térmica de esta interfaz proviene de la estructura única de bandas fonónicas del arseniuro de boro y la integración de la interfaz. El material de arseniuro de boro no sólo tiene una alta conductividad térmica, sino que también tiene una pequeña resistencia térmica de interfaz.
Se puede utilizar como disipador de calor para lograr una mayor potencia operativa del dispositivo. Se espera que en el futuro se utilice en comunicaciones inalámbricas de alta capacidad y larga distancia. Se puede utilizar en el campo de la electrónica de potencia de alta frecuencia o del embalaje electrónico.
Hora de publicación: 08-ago-2022