Półprzewodnikowe tranzystory termiczne mogą być przełomem w chłodzeniu procesorów

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego opracowali pierwszy w swoim rodzaju półprzewodnikowy tranzystor termiczny, który pewnego dnia będzie mógł zostać wykorzystany do lepszej kontroli ciepła w urządzeniach elektronicznych. W połączeniu z innymi udoskonaleniami technologia ta może pomóc w stworzeniu szybszych i wydajniejszych procesorów.

Ciepło jest jednym z głównych problemów współczesnych procesorów, a najnowsze generacje CPU osiągają naprawdę wysokie temperatury, które jeszcze kilka lat temu uznawane byłyby za nieakceptowalne. Jak słusznie podkreśla Instytut Inżynierii Elektrycznej i Elektronicznej (IEEE), w przeszłości radiatory były używane do pasywnego odprowadzania nadmiaru ciepła ze źródła. Aktywne podejście, które obejmuje ruchome części lub płyny, również okazało się skuteczne, ale efektywne zwiększenie wydajności w celu sprostania obciążeniu może zająć trochę czasu.

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego opracowali półprzewodnikowy tranzystor termiczny, który pewnego dnia będzie mógł zostać wykorzystany do lepszej kontroli ciepła w urządzeniach elektronicznych.

Tranzystory termiczne mają na celu kontrolowanie przepływu ciepła za pomocą pola elektrycznego. Jak wyjaśnia IEEE, wykorzystują one cienką warstwę cząsteczek, która służy jako kanał dla tranzystorów. Zastosowanie pola elektrycznego powoduje wzmocnienie wiązania tej warstwy, co zwiększa jej przewodność cieplną.

 

Tranzystor termiczny opracowany przez zespół może okazać się przełomowy pod wieloma względami. Po pierwsze, wykorzystuje niewielką ilość energii do kontrolowania przepływu ciepła w porównaniu z innymi metodami rozpraszania, a współczynnik przewodności cieplnej jest 13 razy lepszy niż rozwiązania wykorzystujące ruch molekularny. Co więcej, można zastosować kilka w jednym pakiecie, aby zwiększyć wydajność chłodzenia, a także mogą one pomóc w ukierunkowaniu gorących punktów (tzw. hot spotów) w nowszych projektach, takich jak chiplety układane w stosy 3D.

Główny autor Yongjie Hu zauważa, że ​​naukowcy i inżynierowie bardzo chcieli kontrolować wymianę ciepła w podobny sposób, jak kontrolujemy elektronikę, ale było to trudne przedsięwzięcie. A co najlepsze, nie jest to sytuacja typu „albo-albo”, w której musielibyśmy wybrać jedną metodę chłodzenia zamiast drugiej. Nie ma powodu, dla którego tranzystorów termicznych nie można by połączyć z innymi pojawiającymi się technikami, takimi jak alternatywne substraty, nowe konstrukcje i istniejące techniki chłodzenia, aby uzyskać jeszcze lepszy efekt.

Wyniki badań zespołu na ten temat opublikowano niedawno w czasopiśmie Science. Hu przyznaje, że ich badania są obiecujące, ale technologia jest wciąż na wczesnym etapie rozwoju i przyszłe iteracje muszą charakteryzować się lepszą wydajnością. Oznacza to, że raczej nie zobaczymy jej zbyt szybko w komercyjnym zastosowaniu.