ReadyPlanet.com


วัสดุการจัดการความร้อนแบบใหม่ช่วยให้คอมพิวเตอร์ทำงานได้อย่างเย็นสบาย


 บาคาร่า สมัครบาคาร่าวิศวกรของ UCLA ได้แสดงให้เห็นความสำเร็จในการรวมวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบบใหม่เข้ากับชิปคอมพิวเตอร์กำลังสูง เพื่อลดความร้อนของโปรเซสเซอร์และปรับปรุงประสิทธิภาพ ความก้าวหน้านี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในคอมพิวเตอร์ได้อย่างมาก และช่วยให้สามารถขจัดความร้อนได้เหนือกว่าอุปกรณ์จัดการความร้อนที่ดีที่สุดที่มีอยู่ในปัจจุบัน

การวิจัยนำโดย Yongjie Hu รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลและการบินและอวกาศที่ UCLA Samueli School of Engineering Nature Electronicsเพิ่งเผยแพร่ผลการวิจัยในบทความนี้

โปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ได้ลดขนาดลงเหลือระดับนาโนเมตรในช่วงหลายปีที่ผ่านมา โดยมีทรานซิสเตอร์หลายพันล้านตัวนั่งอยู่บนชิปคอมพิวเตอร์เครื่องเดียว แม้ว่าจำนวนทรานซิสเตอร์ที่เพิ่มขึ้นจะช่วยให้คอมพิวเตอร์ทำงานเร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่ยังสร้างจุดร้อนในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นสูงอีกด้วย หากไม่มีวิธีที่มีประสิทธิภาพในการกระจายความร้อนระหว่างการทำงาน โปรเซสเซอร์ของคอมพิวเตอร์จะทำงานช้าลงและส่งผลให้การประมวลผลไม่น่าเชื่อถือและไม่มีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ความร้อนที่มีความเข้มข้นสูงและอุณหภูมิที่พุ่งสูงขึ้นบนชิปคอมพิวเตอร์ยังต้องการพลังงานเพิ่มเติมเพื่อป้องกันไม่ให้โปรเซสเซอร์ร้อนเกินไป

เพื่อที่จะแก้ปัญหา Hu และทีมของเขาได้บุกเบิกการพัฒนาวัสดุการจัดการความร้อนสูงพิเศษใหม่ในปี 2018 นักวิจัยได้พัฒนา arsenide โบรอนที่ปราศจากข้อบกพร่องในห้องปฏิบัติการของพวกเขา และพบว่ามีประสิทธิภาพมากขึ้นในการดึงและกระจายความร้อน มากกว่าโลหะหรือวัสดุเซมิคอนดักเตอร์อื่นๆ เช่น เพชรและซิลิกอนคาร์ไบด์ ตอนนี้ เป็นครั้งแรกที่ทีมประสบความสำเร็จในการแสดงประสิทธิภาพของวัสดุโดยการรวมเข้ากับอุปกรณ์กำลังสูง

ในการทดลอง นักวิจัยใช้ชิปคอมพิวเตอร์ที่มีทรานซิสเตอร์แบบ bandgap กว้างล้ำสมัยซึ่งทำจากแกลเลียมไนไตรด์ซึ่งเรียกว่าทรานซิสเตอร์ที่มีความคล่องตัวสูง (HEMTs) เมื่อใช้งานโปรเซสเซอร์ใกล้ความจุสูงสุด ชิปที่ใช้โบรอนอาร์เซไนด์เป็นตัวกระจายความร้อนแสดงความร้อนสูงสุดเพิ่มขึ้นจากอุณหภูมิห้องเป็นเกือบ 188 องศาฟาเรนไฮต์ ซึ่งต่ำกว่าชิปที่ใช้เพชรในการกระจายความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ โดยมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นประมาณ 278 องศาฟาเรนไฮต์ หรือชิปที่มีซิลิกอนคาร์ไบด์แสดงความร้อนเพิ่มขึ้นถึงประมาณ 332 องศาฟาเรนไฮต์

"ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าอุปกรณ์โบรอน-อาร์เซไนด์สามารถรักษาพลังงานการทำงานที่สูงกว่าโปรเซสเซอร์ที่ใช้วัสดุจัดการความร้อนแบบเดิมได้มาก" หูกล่าว "และการทดลองของเราดำเนินการภายใต้สภาวะที่เทคโนโลยีปัจจุบันส่วนใหญ่จะล้มเหลว การพัฒนานี้แสดงถึงประสิทธิภาพมาตรฐานใหม่และแสดงศักยภาพที่ยอดเยี่ยมสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงและบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในอนาคต"

ตามข้อมูลของ Hu โบรอน arsenide เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการจัดการความร้อน เนื่องจากไม่เพียงแสดงการนำความร้อนที่ดีเยี่ยมเท่านั้น แต่ยังแสดงความต้านทานการถ่ายเทความร้อนต่ำอีกด้วย

“เมื่อความร้อนข้ามพรมแดนจากวัสดุหนึ่งไปยังอีกวัสดุหนึ่ง โดยทั่วไปแล้วจะมีการชะลอตัวลงเพื่อเข้าไปในวัสดุถัดไป” Hu กล่าว "คุณสมบัติหลักในวัสดุโบรอนอาร์เซไนด์ของเราคือความต้านทานความร้อนที่ต่ำมาก ซึ่งคล้ายกับว่าความร้อนเพียงแค่ต้องก้าวข้ามขอบถนน เมื่อเทียบกับการกระโดดข้ามรั้ว"

ทีมงานยังได้พัฒนาโบรอนฟอสไฟด์ให้เป็นตัวกระจายความร้อนที่ดีเยี่ยมอีกด้วย ในระหว่างการทดลอง นักวิจัยได้แสดงให้เห็นถึงวิธีการสร้างโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์โดยใช้โบรอน arsenide จากนั้นจึงรวมวัสดุเข้ากับการออกแบบชิป HEMT การสาธิตที่ประสบความสำเร็จเป็นการเปิดเส้นทางสู่การนำเทคโนโลยีไปใช้ในอุตสาหกรรมบาคาร่า สมัครบาคาร่า



ผู้ตั้งกระทู้ Rimuru Tempest :: วันที่ลงประกาศ 2021-09-15 16:34:18


แสดงความคิดเห็น
ความคิดเห็น *
ผู้แสดงความคิดเห็น  *
อีเมล 
ไม่ต้องการให้แสดงอีเมล