写的AZoM2021年6月30
工程师从加州大学洛杉矶分校(加州大学洛杉矶分校),已经成功地注册一个新的将半导体材料制成高功率计算机芯片，以减少处理器上的热量积累，从而提高其性能。
氮化镓-砷化硼异质结构界面原子分辨率的电子显微镜图像。图片来源:加州大学洛杉矶分校H-Lab实验室。
这一最新的发展显著提高了计算机的能源效率，并防止热积聚超过目前最优的热管理设备。这项研究是由加州大学洛杉矶分校萨缪利工程学院机械与航空航天工程副教授胡永杰领导的。
这项研究最近发表在《科学》杂志上电子性质杂志．
多年来，计算机处理器的尺寸已经缩小到纳米级，数十个晶体管集成到一个计算机芯片中。虽然大量的晶体管提高了计算机的速度和能力，但它们往往会在高度浓缩的空间中产生更多的热点。
如果在运行时没有有效的散热方法，计算机处理器就会变慢，导致计算效率低下和不可靠。此外，不断升高的温度加上计算机芯片上的高度集中的热量也需要额外的能量来防止处理器过热。
为了解决这个问题，胡先生和他的研究团队在2018年发明了一种新型超高热管理材料。他们在实验室开发了无缺陷的砷化硼，并发现与碳化硅和金刚石等其他常见金属或半导体材料相比，砷化硼在吸热和散热方面相对更有效。欧洲杯足球竞彩
现在，研究人员首次通过将这种新材料整合到高能设备中，成功地揭示了它的有效性。
在他们的实验中，研究小组使用了由氮化镓组成的先进的宽带隙晶体管——被称为高电子迁移率晶体管(HEMTs)的计算机芯片。
当处理器以接近最大的容量运行时，使用砷化硼作为散热器的计算机芯片产生了最高的热量增加，即从室温增加到近188°F。这比使用钻石散热的芯片要低得多，温度升高到278°F左右，或者使用碳化硅散热的芯片温度升高到332°F左右。
这些结果清楚地表明，砷化硼器件可以比使用传统热管理材料的处理器维持更高的运行功率。欧洲杯足球竞彩我们的实验是在目前大多数技术都失败的情况下进行的。这一发展代表了一个新的基准性能，并显示了巨大的潜力，应用于大功率电子和未来的电子封装。
胡永杰，加州大学洛杉矶分校Samueli工程学院机械与航天工程副教授
Hu认为砷化硼是管理热量的完美工具，因为它不仅具有良好的导热性，而且具有较低的热传递阻力。
当热量从一种材料传到另一种材料时，进入下一种材料的速度通常会减慢。我们的砷化硼材料的主要特点是其极低的热边界电阻。这有点像如果热量只是需要跨过一个路沿，而不是跳过一个障碍．
胡永杰，加州大学洛杉矶分校Samueli工程学院机械与航天工程副教授
此外，该团队还生产了磷化硼作为另一种引人注目的热扩散剂候选材料。在他们的实验中，研究人员首先展示了一种使用砷化硼构建半导体结构的方法，随后将这种材料嵌入HEMT芯片中。该项目的成功可以导致该技术在工业上的应用。
期刊引用:
康,j·S。et al。(2021)将砷化硼冷却衬底集成到氮化镓器件。电子性质。doi.org/10.1038/s41928 - 021 - 00595 - 9．
来源:https://www.ucla.edu/