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热管理材料使计算机保持凉爽运行

多年来,计算机处理器已经缩小到纳米级,数十亿个晶体管位于单个计算机芯片上。虽然晶体管数量的增加有助于使计算机更快、更强大,但它也会在高度浓缩的空间中产生更多的热点。如果在运行过​​程中没有有效的散热方式,计算机处理器就会变慢并导致计算不可靠且效率低下。此外,计算机芯片上高度集中的热量和飙升的温度需要额外的能量来防止处理器过热。

开发了一种超高热管理材料——无缺陷的砷化硼——与其他已知的金属或半导体材料(如金刚石和碳化硅)相比,它在散热和散热方面更有效。研究人员将这种材料集成到计算机芯片中,采用最先进的宽带隙氮化镓晶体管,称为高电子迁移率晶体管 (HEMT)。

当处理器以接近最大容量运行时,使用砷化硼作为散热器的芯片显示出从室温到接近 188°F 的最大热量增加。这明显低于使用金刚石散热的芯片,温度上升到大约 278°F 或碳化硅芯片的热量增加到大约 332°F。

这些结果清楚地表明,与使用传统热管理材料的处理器相比,砷化硼器件可以维持更高的运行功率。砷化硼是热管理的理想选择,因为它不仅具有出色的导热性,而且还具有低热传输阻力。当热量从一种材料跨越边界到另一种材料时,进入下一种材料的速度通常会有所放缓。砷化硼材料具有极低的热边界电阻。

该团队还开发了磷化硼作为另一种出色的散热片候选者。在他们的实验中,研究人员首先说明了使用砷化硼构建半导体结构的方法,然后将该材料集成到 HEMT 芯片设计中。

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