Material Avançado de Gestão Térmica Melhora Resfriamento e Desempenho de Computadores

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

Arseneto de boro livre de defeitos

Um material de gestão térmica ultra-alto — arseneto de boro livre de defeitos — foi desenvolvido, sendo mais eficaz em atrair e dissipar calor do que outros materiais metálicos ou semicondutores conhecidos, como diamante e carbeto de silício. Os pesquisadores integraram o material em chips de computador com transistores de banda larga de última geração de nitreto de gálio, chamados transistores de alta mobilidade de elétrons (HEMTs).

Ao executar os processadores a quase capacidade máxima, chips que usaram arseneto de boro como dissipador de calor mostraram aumento máximo de temperatura da ambiente para cerca de 87 °C (188 °F). Isso é significativamente menor que chips usando diamante para dissipar calor, com temperaturas subindo para aproximadamente 137 °C (278 °F) ou os com carbeto de silício mostrando aumento de calor para cerca de 167 °C (332 °F).

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

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

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