Les États-Unis développent des matériaux semi-conducteurs à haute conductivité thermique pour supprimer l’échauffement des puces.
Avec l'augmentation du nombre de transistors dans la puce, les performances de calcul de l'ordinateur continuent de s'améliorer, mais la forte densification produit également de nombreux points chauds.
Sans une technologie de gestion thermique appropriée, en plus de ralentir la vitesse de fonctionnement du processeur et de réduire la fiabilité, il existe également des raisons pour empêcher la surchauffe et nécessiter de l'énergie supplémentaire, créant des problèmes d'inefficacité énergétique. Afin de résoudre ce problème, l'Université de Californie à Los Angeles a développé en 2018 un nouveau matériau semi-conducteur à conductivité thermique extrêmement élevée, composé d'arséniure de bore et de phosphure de bore sans défaut, similaire aux matériaux de dissipation thermique existants tels que diamant et carbure de silicium. rapport, avec plus de 3 fois la conductivité thermique.
En juin 2021, l'Université de Californie à Los Angeles a utilisé de nouveaux matériaux semi-conducteurs combinés à des puces informatiques haute puissance pour supprimer avec succès la génération de chaleur des puces, améliorant ainsi les performances de l'ordinateur. L'équipe de recherche a inséré le semi-conducteur à l'arséniure de bore entre la puce et le dissipateur thermique en tant que combinaison du dissipateur thermique et de la puce pour améliorer l'effet de dissipation thermique, et a mené des recherches sur les performances de gestion thermique du dispositif lui-même.
Après avoir lié le substrat en arséniure de bore au semi-conducteur en nitrure de gallium à large bande énergétique, il a été confirmé que la conductivité thermique de l'interface nitrure de gallium/arséniure de bore atteignait 250 MW/m2K et que la résistance thermique de l'interface atteignait un niveau extrêmement faible. Le substrat en arséniure de bore est en outre combiné à une puce de transistor avancée à haute mobilité électronique composée de nitrure d'aluminium et de nitrure de gallium, et il est confirmé que l'effet de dissipation thermique est nettement meilleur que celui du diamant ou du carbure de silicium.
L'équipe de recherche a fait fonctionner la puce à sa capacité maximale et a mesuré le point chaud de la température ambiante à la température la plus élevée. Les résultats expérimentaux montrent que la température du dissipateur thermique en diamant est de 137°C, celle du dissipateur thermique en carbure de silicium est de 167°C et celle du dissipateur thermique en arséniure de bore n'est que de 87°C. L'excellente conductivité thermique de cette interface provient de la structure de bande phononique unique de l'arséniure de bore et de l'intégration de l'interface. Le matériau arséniure de bore a non seulement une conductivité thermique élevée, mais possède également une faible résistance thermique d'interface.
Il peut être utilisé comme dissipateur thermique pour obtenir une puissance de fonctionnement plus élevée de l'appareil. Il devrait être utilisé à l’avenir dans les communications sans fil longue distance et de grande capacité. Il peut être utilisé dans le domaine de l’électronique de puissance haute fréquence ou du packaging électronique.
Heure de publication : 08 août 2022