為了解決降低其性能的計算機芯片中的“熱點”，加州大學(xué)洛杉磯分校的工程師開發(fā)出一種新的半導(dǎo)體材料，無缺陷的砷化硼，與其他任何已知的半導(dǎo)體或金屬材料相比，它更有效地吸收和散發(fā)廢熱。

這可能會徹底改變計算機處理器和其他電子設(shè)備或LED等基于光的設(shè)備的熱管理設(shè)計。

該研究最近發(fā)表在“ 科學(xué)”雜志上，由加州大學(xué)洛杉磯分校機械和航空航天工程助理教授胡永杰主持。

計算機處理器不斷縮小到納米尺寸，而目前單個芯片上可能有數(shù)十億個晶體管。摩爾定律描述了這種現(xiàn)象，該定律預(yù)測芯片上的晶體管數(shù)量將每兩年增加一倍。每一代較小的芯片都有助于使計算機更快，更強大并能夠完成更多工作。但做更多的工作也意味著他們會產(chǎn)生更多的熱量。

管理電子產(chǎn)品中的熱量越來越成為優(yōu)化性能的最大挑戰(zhàn)之一。高熱是一個問題，原因有兩個。首先，隨著晶體管尺寸縮小，在相同的占地面積內(nèi)產(chǎn)生更多的熱量。這種高熱會降低處理器的速度，特別是在熱量集中和溫度飆升的芯片上的“熱點”處。其次，大量能源用于保持這些處理器的冷卻。如果CPU首先沒有那么熱，那么它們可以更快地工作，并且需要更少的能量來保持冷卻。

加州大學(xué)洛杉磯分校的研究是胡和他的學(xué)生多年研究的結(jié)果，包括設(shè)計和制作材料，預(yù)測模型和溫度的精確測量。

加州大學(xué)洛杉磯分校團隊首次制造的無缺陷砷化硼具有創(chuàng)紀(jì)錄的高導(dǎo)熱性，導(dǎo)熱性比目前使用的材料(如碳化硅和銅)快三倍以上，因此否則會集中在熱點的熱量很快就會被沖走。

“這種材料有助于大大提高性能，減少各種電子產(chǎn)品的能源需求，從小型設(shè)備到最先進的計算機數(shù)據(jù)中心設(shè)備，”胡說。“由于其半導(dǎo)體特性和擴展該技術(shù)的能力，它具有很好的集成到當(dāng)前制造工藝的潛力。它可以取代目前最先進的計算機半導(dǎo)體材料并徹底改變電子工業(yè)。”

該研究的其他作者是胡錦濤研究小組的加州大學(xué)洛杉磯分校研究生：Joonsang Kang，Man Li，Huan Wu和Huuduy Nguyen。

除了對電子和光子器件的影響之外，該研究還揭示了熱量如何通過材料流動的物理學(xué)的新基本見解。

“這一成功體現(xiàn)了在新材料發(fā)現(xiàn)中結(jié)合實驗和理論的力量，我相信這種方法將繼續(xù)推動許多領(lǐng)域的科學(xué)前沿，包括能源，電子和光子應(yīng)用，”胡說。