Arsenek boru wyprze krzem? Ten niemal idealny półprzewodnik zapewnia znacznie lepsze chłodzenie

Naukowcy Massachusetts Institute of Technology (MIT) i Uniwersytetu w Houston zaprezentowali prawdopodobną przyszłość podzespołów komputerowych i innych, które będą znacznie mniej opierać się na krzemie.

Naukowcy opublikowali artykuł w magazynie Science, który dotyczył zastosowania sześciennego azotku boru w celu zapewnienia niższych temperatur, lepszej przewodności elektrycznej i lepszą wydajności w przyszłych wysokowydajnych układach. Obecne rozwiązania oparte na krzemie muszą godzić się na wiele kompromisów. Krzem jest kiepskim przewodnikiem termicznym, co jednym z powodów wysokich temperatur osiąganych przez półprzewodniki takie jak procesory. Poza tym krzem dobrze radzi sobie tylko z ujemnie naładowanymi elektronami. Krzem ma jednak taką zaletę, że jest go pełno i jest tani.

Sześcienne cząsteczki arsenku boru wykazują znaczne przewodnictwo cieplne na poziomie 3x wyższym od miedzi. BAs jest również pozbawiony wielu problemów, które posiada krzem.

Sześcienny arsenek boru (c-BAs) - zrobiony z boru i arsenu - rozwiązuje problemy jakie występują w krzemie. Jest równie przystosowany do elektronów o ładunku ujemnym i dziur elektronowych, dlatego profesor inżynierii mechanicznej z MIT Gang Chen nazwał go „naprawdę wyjątkowym” w świecie półprzewodników. „To ważne, ponieważ oczywiście w półprzewodnikach mamy równoważnie zarówno ładunki dodatnie, jak i ujemne. Tak więc, jeśli zbudujesz urządzenie, chcesz mieć materiał, w którym zarówno elektrony, jak i dziury przemieszczają się z mniejszym oporem” – powiedział Chen.  „To imponujące, ponieważ właściwie nie znam żadnego innego materiału, poza grafenem, który miałby wszystkie te właściwości”.

Sześcienne cząsteczki arsenku boru wykazują też znaczne przewodnictwo cieplne. Oznacza to, że ciepło rozprasza się znacznie szybciej z powierzchni. Obliczenia przewodności cieplnej wykonane przez naukowców wykazały, że arsenek boru ma przewodnictwo na poziomie około 1200 W/mK. Dla porównania zakres przewodności diamentu to 900–2320 W/mK, miedzi 370-400 W/mK, a krzemu około 150 W/mK.

We wszystkich bieżących obliczeniach arsenek boru jest idealnym półprzewodnikiem. Problem polega na tym, że jest on niezmiernie trudniejszy do wyprodukowania niż krzem. Do tej pory wykonano tylko serie produkcyjne tego związku na skalę laboratoryjną.  „Krzem to koń pociągowy całej branży”, mówi Chen. „Więc OK, mamy lepszy materiał, ale czy rzeczywiście podbije to branżę? Nie wiemy".

Zobacz także:

• 80-rdzeniowe CPU Ampere Altra przetestowane i oskalpowane
• Nowy flagowiec NVIDII z imponującą specyfikacją. Nawet 48 GB VRAM, 18176 rdzeni CUDA i 800 W
• Rdzeń chińskiej 21-tonowej rakiety leci w kierunku Ziemi i nikt nie wie, gdzie się rozbije