열 관리 소재로 컴퓨터를 냉각 상태로 유지

컴퓨터 프로세서는 수십억 개의 트랜지스터가 단일 컴퓨터 칩에 위치하면서 수년에 걸쳐 나노미터 규모로 축소되었습니다. 증가된 트랜지스터 수는 컴퓨터를 더 빠르고 강력하게 만드는 데 도움이 되지만 고도로 밀집된 공간에서 더 많은 핫스팟을 생성하기도 합니다. 작동 중 열을 효율적으로 발산할 수 있는 방법이 없으면 컴퓨터 프로세서의 속도가 느려지고 컴퓨팅이 불안정하고 비효율적입니다. 또한 컴퓨터 칩의 고도로 집중된 열과 치솟는 온도는 프로세서가 과열되는 것을 방지하기 위해 추가 에너지를 필요로 합니다.

다이아몬드 및 탄화규소와 같은 알려진 다른 금속 또는 반도체 재료보다 열을 끌어내고 발산하는 데 더 효과적인 초고열 관리 재료인 결함이 없는 붕소 비소가 개발되었습니다. 연구원들은 HEMT(고전자 이동성 트랜지스터)라고 불리는 질화갈륨의 최첨단 광대역 갭 트랜지스터를 사용하여 이 물질을 컴퓨터 칩에 통합했습니다.

프로세서를 거의 최대 용량으로 실행할 때 비화붕소를 방열판으로 사용한 칩은 실온에서 거의 188°F까지 최대 열 증가를 보였습니다. 이것은 온도가 약 278°F까지 상승하거나 탄화규소가 있는 칩이 약 332°F까지 열 증가를 나타내는 다이아몬드를 사용하여 열을 분산시키는 칩보다 훨씬 낮습니다.

이러한 결과는 붕소-비소 장치가 기존 열 관리 재료를 사용하는 프로세서보다 훨씬 더 높은 작동 전력을 유지할 수 있음을 분명히 보여줍니다. 비화붕소는 열전도율이 우수할 뿐만 아니라 열전달 저항도 낮기 때문에 열 관리에 이상적입니다. 열이 한 재료에서 다른 재료로 경계를 넘을 때 일반적으로 다음 재료로 이동하는 데 약간의 속도가 느려집니다. 붕소 비소 재료는 열 경계 저항이 매우 낮습니다.

팀은 또한 또 다른 우수한 열 확산기 후보로 인화붕소를 개발했습니다. 실험 중에 연구원들은 먼저 비화붕소를 사용하여 반도체 구조를 구축한 다음 HEMT 칩 설계에 재료를 통합하는 방법을 설명했습니다.

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