Американские ученые из Университета Райса разработали революционную технологию охлаждения электроники с использованием алмазных слоев. Метод позволяет снизить рабочую температуру устройств на 23°C (41°F), что открывает новые возможности для высокопроизводительных систем.
Исследование началось как эксперимент по созданию декоративной алмазной «совы» для почетных гостей, но превратилось в масштабируемый производственный процесс для электроники. Ученые разработали «снизу вверх» метод выращивания структурированных алмазных поверхностей для охлаждения электронных компонентов.
«В мире электроники тепло – враг», – заявил Сян Чжан, доцент кафедры материаловедения и наноинженерии Университета Райса. – Снижение на 23°C значимо – это может продлить срок службы устройства и позволить ему работать быстрее без перегрева».
Мощные технологии, такие как процессоры для искусственного интеллекта и оборудование 5G, сталкиваются с серьезными проблемами управления теплом. Алмаз является лучшим материалом для теплоотвода, но традиционные методы его обработки сложны и дороги.
Новая технология использует метод микроволнового плазменного химического осаждения из паровой фазы. Исследователи создают «трафарет» на поверхности чипа, наносят на него наноалмазные «семена», а затем в высокоэнергетическом реакторе углеродные атомы осаждаются на эти семена, формируя твердый теплопроводящий слой именно там, где это необходимо.
Метод успешно протестирован на 2-дюймовых пластинах и совместим с различными базовыми слоями, включая кремний и нитрид галлия. Это обеспечивает масштабируемую основу для интеграции алмазного терморегулирования в различные полупроводниковые технологии.
«Основной вывод заключается в том, что мы нашли масштабируемый, эффективный способ интеграции алмазного охлаждения в электронику, – сказал Пуликкель Аджаян, руководивший исследованием, – Это важно, потому что тепло ограничивает время работы батареи вашего телефона и скорость вашего компьютера».
Следующая цель исследователей – совершенствование связи между алмазом и базовой электроникой. Создание бесшовного соединения откроет возможность создания транзисторов следующего поколения с более высокой скоростью и мощностью.
Источник: Interesting Engineering