熱管理資料により、コンピューターの動作がクールに保たれます
コンピュータプロセッサは、何十億ものトランジスタが単一のコンピュータチップ上にある状態で、何年にもわたってナノメートルスケールに縮小してきました。トランジスタの数が増えると、コンピュータがより高速で強力になりますが、高度に凝縮された空間でより多くのホットスポットが生成されます。動作中に熱を放散する効率的な方法がないと、コンピュータプロセッサの速度が低下し、信頼性が低く非効率的なコンピューティングが発生します。さらに、コンピューターチップの高濃度の熱と高温は、プロセッサーの過熱を防ぐために追加のエネルギーを必要とします。
ダイヤモンドや炭化ケイ素などの他の既知の金属または半導体材料よりも熱の吸引と放散に効果的な超高熱管理材料（欠陥のないヒ化ホウ素）が開発されました。研究者らは、高電子移動度トランジスタ（HEMT）と呼ばれる窒化ガリウムの最先端のワイドバンドギャップトランジスタを使用して、この材料をコンピュータチップに統合しました。
プロセッサをほぼ最大容量で実行した場合、ヒートスプレッダとしてヒ化ホウ素を使用したチップは、室温からほぼ188°Fまで最大の熱増加を示しました。これは、ダイヤモンドを使用して熱を拡散するチップよりも大幅に低く、温度は約278°Fに上昇します。炭化ケイ素を使用したチップは、約332°Fに熱が上昇します。
これらの結果は、ヒ化ホウ素デバイスが従来の熱管理材料を使用するプロセッサよりもはるかに高い動作電力を維持できることを明確に示しています。ヒ化ホウ素は、優れた熱伝導性を示すだけでなく、低い熱輸送抵抗を示すため、熱管理に最適です。熱が1つの材料から別の材料への境界を越えるとき、通常、次の材料に入るのにいくらかの減速があります。ヒ化ホウ素材料の熱境界抵抗は非常に低くなっています。
チームはまた、別の優れたヒートスプレッダ候補としてリン化ホウ素を開発しました。実験中、研究者たちは最初にヒ化ホウ素を使用して半導体構造を構築する方法を説明し、次にその材料をHEMTチップ設計に統合しました。
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