米国はチップの発熱を抑えるため、熱伝導率の高い半導体材料を開発している。
チップ内のトランジスタ数の増加に伴い、コンピュータの計算性能は向上し続けていますが、高密度化により多くのホットスポットも発生します。
適切な熱管理テクノロジがないと、プロセッサの動作速度が低下して信頼性が低下するだけでなく、過熱が防止され、追加のエネルギーが必要となり、エネルギー効率が悪いという問題が発生します。この問題を解決するために、カリフォルニア大学ロサンゼルス校は2018年に、欠陥のないヒ化ホウ素とリン化ホウ素からなる、既存の放熱材料と同様の極めて高い熱伝導率を有する新しい半導体材料を開発した。ダイヤモンドと炭化ケイ素。熱伝導率は3倍以上です。
2021年6月、カリフォルニア大学ロサンゼルス校は、新しい半導体材料を使用して高出力コンピューターチップと組み合わせることで、チップの発熱を抑制し、コンピューターの性能を向上させることに成功した。研究チームは、放熱効果を高めるために放熱効果を高めるために、チップとヒートシンクの間にホウ化砒素半導体を挿入し、実機の熱管理性能について研究を実施した。
ワイドエネルギーギャップ窒化ガリウム半導体にヒ化ホウ素基板を貼り合わせたところ、窒化ガリウム／ヒ化ホウ素界面の熱伝導率は250MW/m2Kと高く、界面熱抵抗は極めて小さいレベルに達することが確認された。さらに、砒素化ホウ素基板に、窒化アルミニウムガリウム/窒化ガリウムからなる最先端の高電子移動度トランジスタチップを組み合わせることで、ダイヤモンドや炭化ケイ素よりも放熱効果が大幅に優れていることが確認されています。
研究チームはチップを最大能力で動作させ、室温から最高温度までのホットスポットを測定した。実験結果によると、ダイヤモンド ヒートシンクの温度は 137°C、炭化ケイ素ヒートシンクは 167°C、ヒ化ホウ素ヒートシンクはわずか 87°C です。この界面の優れた熱伝導率は、砒化ホウ素の独特なフォノニックバンド構造と界面の統合によってもたらされます。砒化ホウ素材料は熱伝導率が高いだけでなく、界面熱抵抗も小さいです。
ヒートシンクとして使用して、より高いデバイス動作電力を実現できます。将来的には長距離・大容量無線通信への利用が期待されています。高周波パワーエレクトロニクスや電子パッケージングの分野で使用できます。
投稿時間: 2022 年 8 月 8 日