Trabajando para abordar los "puntos críticos" en chips de computadora que degradan su rendimiento, los ingenieros de UCLA han desarrollado un nuevo material semiconductor, arseniuro de boro libre de defectos, que es más efectivo para extraer y disipar el calor residual que cualquier otro material semiconductor o metal conocido.
Esto podría revolucionar los diseños de gestión térmica para procesadores informáticos y otros dispositivos electrónicos, o para dispositivos basados en luz como LED.
El estudio fue publicado recientemente en ciencia y fue dirigido por Yongjie Hu, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial de la UCLA.
Los procesadores de computadora han continuado reduciéndose a tamaños de nanómetros donde hoy puede haber miles de millones de transistores en un solo chip. Este fenómeno se describe en la Ley de Moore, que predice que el número de transistores en un chip se duplicará cada dos añosCada generación más pequeña de chips ayuda a que las computadoras sean más rápidas, más potentes y capaces de hacer más trabajo. Pero hacer más trabajo también significa que están generando más calor.
La gestión del calor en la electrónica se ha convertido cada vez más en uno de los mayores desafíos para optimizar el rendimiento. El calor elevado es un problema por dos razones. Primero, a medida que los transistores disminuyen de tamaño, se genera más calor dentro de la misma huella. Este calor elevado ralentiza el procesadorvelocidades, en particular en los "puntos calientes" en chips donde los concentrados de calor y las temperaturas se disparan. En segundo lugar, se usa mucha energía para mantener esos procesadores fríos. Si las CPU no se calientan tanto, entonces podrían funcionar más rápido y mucho más.se necesitaría menos energía para mantenerlos frescos.
El estudio de la UCLA fue la culminación de varios años de investigación de Hu y sus estudiantes que incluyeron el diseño y la fabricación de los materiales, el modelado predictivo y las mediciones precisas de temperaturas.
El arseniuro de boro sin defectos, que fue fabricado por primera vez por el equipo de la UCLA, tiene una conductividad térmica récord, más de tres veces más rápida en la conducción de calor que los materiales utilizados actualmente, como el carburo de silicio y el cobre,para que el calor que de otro modo se concentraría en los puntos calientes se elimina rápidamente.
"Este material podría ayudar a mejorar en gran medida el rendimiento y reducir la demanda de energía en todo tipo de electrónica, desde dispositivos pequeños hasta el equipo de centro de datos informático más avanzado", dijo Hu. "Tiene un excelente potencial para integrarse en los procesos de fabricación actuales debido asus propiedades de semiconductores y la capacidad demostrada para ampliar esta tecnología. Podría reemplazar los materiales semiconductores actuales para computadoras y revolucionar la industria electrónica ".
Los otros autores del estudio son estudiantes graduados de UCLA en el grupo de investigación de Hu: Joonsang Kang, Man Li, Huan Wu y Huuduy Nguyen.
Además del impacto para los dispositivos electrónicos y fotónicos, el estudio también reveló nuevas ideas fundamentales sobre la física de cómo fluye el calor a través de un material.
"Este éxito ejemplifica el poder de combinar experimentos y teoría en el descubrimiento de nuevos materiales, y creo que este enfoque continuará empujando las fronteras científicas en muchas áreas, incluidas las aplicaciones de energía, electrónica y fotónica", dijo Hu.
La investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias, la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, el Fondo de Investigación de Petróleo de la Sociedad Química Estadounidense, el Gran Desafío Sostenible de LA de UCLA y la Fundación de la Familia Anthony y Jeanne Pritzker.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería de UCLA Samueli . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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