เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง วัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบบใหม่ที่มีการนำความร้อนสูงสามารถรวมเข้ากับชิปคอมพิวเตอร์กำลังสูงเพื่อทำให้เย็นลงและปรับปรุงประสิทธิภาพ นักวิจัยจากสหรัฐอเมริกาซึ่งเป็นผู้พัฒนาวัสดุโบรอนอาร์เซไนด์สามารถระบายความร้อนได้ดีกว่าอุปกรณ์จัดการความร้อนที่ดีที่สุดในปัจจุบัน แกลเลียมไนไตรด์โบรอน arsenide heterostructure interface
ภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของอินเทอร์เฟซ
heterostructure ของแกลเลียมไนไตรด์-โบรอน arsenide ที่ความละเอียดอะตอม ขนาดของชิปคอมพิวเตอร์ลดลงในช่วงหลายปีที่ผ่านมา และขณะนี้ได้มาถึงระดับนาโนแล้ว ซึ่งหมายความว่าสามารถบีบทรานซิสเตอร์หลายพันล้านตัวลงบนชิปคอมพิวเตอร์เครื่องเดียวได้ ความหนาแน่นของชิปที่เพิ่มขึ้นนี้ทำให้คอมพิวเตอร์ทำงานเร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่ยังสร้างฮอตสปอตที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นบนชิปด้วย หากความร้อนส่วนเกินนี้ไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสมระหว่างการทำงาน โปรเซสเซอร์ของคอมพิวเตอร์จะเริ่มร้อนเกินไป สิ่งนี้ทำให้พวกเขาช้าลงและทำให้ไม่มีประสิทธิภาพ
โบรอนอาร์เซไนด์ที่ปราศจากข้อบกพร่อง
นักวิจัยที่นำโดยYongjie Huแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแองเจลิสได้พัฒนาวัสดุจัดการความร้อนแบบใหม่ซึ่งมีประสิทธิภาพในการดึงและกระจายความร้อนได้ดีกว่าโลหะหรือวัสดุเซมิคอนดักเตอร์อื่นๆ เช่น เพชรและซิลิกอนคาร์ไบด์ วัสดุใหม่นี้เรียกว่าโบรอนอาร์เซไนด์ (BAs) ที่ปราศจากข้อบกพร่อง และตอนนี้ Hu และเพื่อนร่วมงานได้ประสบความสำเร็จในการเชื่อมประสานกับชิปคอมพิวเตอร์ที่มีทรานซิสเตอร์แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) ที่มีความสามารถในการเคลื่อนที่ด้วยอิเล็กตรอนสูงแถบความถี่กว้างแถบกว้างเป็นครั้งแรก
นักวิจัยพบว่าโปรเซสเซอร์ที่เชื่อมต่อกับ BA และทำงานที่ความจุสูงสุดที่ใกล้เคียงที่สุดมีอุณหภูมิจุดร้อนที่ต่ำกว่าวัสดุการจัดการความร้อนอื่นๆ ที่มีความหนาแน่นของกำลังทรานซิสเตอร์เท่ากัน ในระหว่างการทดลอง อุณหภูมิของอุปกรณ์ที่ประกอบด้วย BA เพิ่มขึ้นจากอุณหภูมิห้องเป็นประมาณ 360 K เทียบกับประมาณ 410 K และ 440 K ตามลำดับสำหรับเพชรและซิลิกอนคาร์ไบด์
ประสิทธิภาพมาตรฐานใหม่
“เราได้แสดงให้เห็นว่าเราสามารถประมวลผลโครงสร้าง heterostructure ของ BA เหล่านี้และรวมเข้ากับการออกแบบชิปทรานซิสเตอร์ที่มีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนสูงได้” Hu กล่าวกับPhysics World “ประสิทธิภาพมาตรฐานที่เราได้แสดงให้เห็นแสดงให้เห็นถึงความหวังอย่างมากสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงและบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในอนาคต”
นอกจากการนำความร้อนสูงแล้ว Hu ยังเสริมว่า BA เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการจัดการความร้อนด้วยเหตุผลอื่นเช่นกัน: มันมีความต้านทานขอบเขตความร้อนต่ำ ซึ่งหมายความว่าความร้อนที่ไหลผ่านไปยังวัสดุที่เชื่อมต่อจะไม่ช้าลงมากเมื่อเทียบกับเครื่องกระจายความร้อนอื่นๆ “นี่เหมือนกับว่าความร้อนเพียงแค่ต้องก้าวข้ามขอบถนนเมื่อเข้าไปในวัสดุที่อยู่ติดกัน แทนที่จะกระโดดข้ามสิ่งกีดขวาง” เขาอธิบาย
โครงสร้างวงโฟนอนที่ไม่เหมือนใคร
ความต้านทานขอบเขตความร้อนต่ำของโบรอนอาร์เซไนด์เกิดจากโครงสร้างแถบโฟนอนที่เป็นเอกลักษณ์ สำหรับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่เชื่อมต่อกันสองชนิด ความต้านทานนี้มักขึ้นอยู่กับความไม่ตรงกันระหว่างสเปกตรัมการสั่นของโฟนอน (การสั่นของโครงผลึกคริสตัล) ของทั้งคู่ ค่าที่ไม่ตรงกันนี้มักจะคำนวณโดยการเปรียบเทียบอุณหภูมิที่ฟอนอนสั่นกับความถี่สูงสุดในแต่ละความถี่ ความแตกต่างเล็กน้อยในอุณหภูมิ Debye ที่เรียกว่านี้จะส่งผลให้มีความต้านทานขอบเขตความร้อนต่ำลง ในทางกลับกัน ความแตกต่างใหญ่บ่งบอกถึงความต้านทานขอบเขตความร้อนที่สูงขึ้น
การขนส่งความร้อนทฤษฎีการถ่ายเทความร้อนเป็นสากลเซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่ (รวมถึงซิลิกอน เจอร์เมเนียม แกลเลียมอาร์เซไนด์ และแกลเลียมไนไตรด์) และโลหะมีอุณหภูมิ Debye ต่ำกว่า 700 K นักวิจัยอธิบาย ต้นแบบวัสดุที่นำความร้อนสูง เพชรและคิวบิกโบรอนไนไตรด์ ในทางกลับกับอุณหภูมิ Debye ที่สูงกว่ามาก (มากกว่า 2,000 K) เนื่องจากมีความเร็วโฟนอนขนาดใหญ่ ความต้านทานขอบเขตความร้อนสำหรับส่วนต่อประสานเพชรและ BN (เมื่อรวมเข้ากับเซมิคอนดักเตอร์ทั่วไป) จึงควรสูง
ซึ่งค่อนข้างจำกัดการใช้งานที่มีศักยภาพ
ในการจัดการความร้อนแม้จะมีการนำความร้อนสูง ตัวอย่างเช่น ส่วนต่อประสานระหว่างเพชรและ GaN มีอุณหภูมิ aDebye ไม่ตรงกันมากกว่า 1500 K ส่งผลให้มีความต้านทานขอบเขตความร้อน ~30 m2 K GW-1 ในทางตรงกันข้าม BA มีค่าอุณหภูมิ Debye ที่ต่ำกว่ามาก (ของ ~ 700 K)
จากการค้นพบของพวกเขา ตอนนี้ Hu และเพื่อนร่วมงานวางแผนที่จะรวมวัสดุที่พวกเขาได้พัฒนาเข้ากับสถาปัตยกรรมอุปกรณ์ต่างๆ และวงจรความถี่วิทยุ (RF) อันที่จริง พวกเขาประสบความสำเร็จในการประกอบวัสดุด้วยตัวเองเพื่อพัฒนาอินเทอร์เฟซการระบายความร้อนที่ยืดหยุ่นประสิทธิภาพสูงสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบสวมใส่ได้และหุ่นยนต์แบบนิ่ม
วัสดุ metamaterials อะคูสติกและการเรียนรู้ของเครื่องเอาชนะขีด จำกัด การเลี้ยวเบน เมื่อลูกบาศก์ถูกย้ายไปยังตำแหน่งสุ่มต่างๆ ภายในกล่อง ทีมงานสามารถระบุตำแหน่งของลูกบาศก์ได้ภายใน 0.16 ซม. ที่ความยาวคลื่นไมโครเวฟประมาณ 1/76 ซึ่งต่ำกว่าขีดจำกัดการเลี้ยวเบน ความแม่นยำเชิงพื้นที่นี้ดีขึ้นเมื่อปล่อยคลื่นให้สะท้อนนานขึ้น
แม้ว่าแนวความคิดจะยังห่างไกลจากการใช้งานจริง แต่ทีมงานเชื่อว่าสามารถพัฒนาต่อไปเพื่อค้นหาวัตถุขนาดเล็กภายในห้องขนาดใหญ่โดยไม่รุกรานโดยใช้เสียงสะท้อนของคลื่นวิทยุหรือคลื่นเสียง
ทีมนักฟิสิกส์ระดับนานาชาติได้สร้างสิ่งที่อาจดูเหมือนมีความขัดแย้งในแง่ของ: แหล่งกำเนิดแม่เหล็กไฟฟ้าที่ไม่แผ่รังสี โดยการวางเสาอากาศไว้ในแผ่นไดอิเล็กทริกแบบกลวง นักวิจัยได้ใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์การรบกวนเพื่อสร้าง “เมตา-อะตอม” ที่ไม่แผ่รังสีซึ่งอาจมีการใช้งานในหลายพื้นที่ รวมถึงการตรวจจับและการถ่ายโอนพลังงานแบบไร้สาย เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง
