К основному контенту

Арсенида бора: когда новый дешевый материал для охлаждения микропроцессоров выйдет на рынок?

Арсенида бора: когда новый дешевый материал для охлаждения микропроцессоров выйдет на рынок?

Пять лет назад группой материаловедов и физиков Бостонского колледжа и Военно-морской научно-исследовательской лаборатории США (United States Naval Research Laboratory - NRL) была обнаружена и описана уникально высокая теплопроводность арсенида бора - полупроводникового материала с кубической кристаллической решеткой. До открытия американских ученых лучшему по теплопроводности материалу - алмазу - не были конкурентами даже металлы с высокой электропроводностью: теплопроводность алмаза в 5 раз выше, чем, например, меди. Поэтому, несмотря на высокую стоимость алмазов (даже искусственных), их все-таки «скрепя сердце» применяют для отвода тепла в высокопроизводительных процессорах для суперкомпьютеров, но в процессорах для массовой компьютерной техники (в том числе для смартфонов) «алмазный теплоотвод» не используется из-за его дороговизны.


И вот, когда оказалось, что недорогой в производстве арсенид бора обладает почти такой же теплопроводностью, как алмаз, стало понятно, что перед массовыми компьютерными устройствами открываются широчайшие перспективы в повышении эффективности систем пассивного охлаждения, а, значит, и в пропорциональном росте производительности процессоров. Однако, как мы сегодня видим, для разработки прототипа теплоотводящего узла из арсенида бора, который может быть встроен в массовые микропроцессоры, понадобилось 5 лет.

Эту конструкторско-технологическую разработку выполнили в Школе инжиниринга и прикладных наук Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science). Пройдя несколько этапов моделирования конструкции и отработки технологии изготовления двухслойного «сэндвича», ключевым элементом которого стала тонкая пленка из арсенида бора, американские изобретатели создали микроминиатюрную систему, отводящую тепло от ядер микропроцессоров к внешней (по отношению к кремниевому чипу) теплопроводящей поверхности со скоростью более чем в 3 раза превышающую соответствующий показатель, достигнутый в лучших современных теплоотводах на основе меди и карбида кремния.
Повышение скорости охлаждения интегральных микросхем позволит увеличить их производительность без опасности перегрева и «попутно» снизить их энергопотребление, возрастающее с ростом температуры полупроводниковых транзисторов.

Применение же ультравысокоэффективной «арсенид-борной системы» теплоотвода в силовой полупроводниковой электронике и в светодиодных экранах, очевидно, обеспечит существенное повышение надежности и стабильности их работы, а также ресурса эксплуатации.

Разработка теплоотводящего «сэндвича» на основе арсенида бора, длившаяся почти 5 лет, была профинансирована Национальным научным фондом США, Офисом научных исследований ВВС США, Американским фондом нефтехимических исследований, Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе и семейным фондом Anthony and Jeanne Pritzker. Нашим бы ученым подобное финансовое содействие!

Комментарии

ПОПУЛЯРНОЕ

Китайцы будут освещать город с помощью искусственных «лун» - идею украли у нас!

Первые системы на базе искусственного интеллекта для защиты от кибератак будущего

Бесплатная навигационная программа для яхт и катеров: что выбрать?

Как ищут дефекты и неоднородности в оптических кабелях (ВОЛС)?