Material de gerenciamento de calor mantém os computadores funcionando bem

Os processadores de computador encolheram para escalas nanométricas ao longo dos anos, com bilhões de transistores em um único chip de computador. Embora o aumento do número de transistores ajude a tornar os computadores mais rápidos e poderosos, também gera mais pontos quentes em um espaço altamente condensado. Sem uma maneira eficiente de dissipar o calor durante a operação, os processadores de computador ficam mais lentos e resultam em computação não confiável e ineficiente. Além disso, o calor altamente concentrado e as altas temperaturas nos chips de computador exigem energia extra para evitar o superaquecimento dos processadores.

Foi desenvolvido um material de gerenciamento térmico ultra-alto - arseneto de boro livre de defeitos - que é mais eficaz na extração e dissipação de calor do que outros metais ou materiais semicondutores conhecidos, como diamante e carboneto de silício. Os pesquisadores integraram o material em chips de computador com transistores de banda larga de nitreto de gálio de última geração, chamados transistores de alta mobilidade eletrônica (HEMTs).

Ao executar os processadores na capacidade quase máxima, os chips que usavam arsenieto de boro como dissipador de calor mostraram um aumento máximo de calor da temperatura ambiente para quase 188 ° F. Isso é significativamente menor do que os chips que usam diamante para espalhar o calor, com temperaturas subindo para aproximadamente 278 ° F ou aqueles com carboneto de silício mostrando um aumento de calor para cerca de 332 ° F.

Esses resultados mostram claramente que os dispositivos de arseneto de boro podem sustentar uma potência de operação muito maior do que os processadores que usam materiais tradicionais de gerenciamento térmico. O arseneto de boro é ideal para gerenciamento de calor porque não apenas exibe excelente condutividade térmica, mas também apresenta baixa resistência ao transporte de calor. Quando o calor cruza um limite de um material para outro, normalmente há alguma desaceleração para entrar no próximo material. O material de arseneto de boro tem uma resistência de limite térmica muito baixa.

A equipe também desenvolveu o fosforeto de boro como outro excelente candidato a dissipador de calor. Durante seus experimentos, os pesquisadores primeiro ilustraram a maneira de construir uma estrutura semicondutora usando arseneto de boro e depois integraram o material em um design de chip HEMT.

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