Le matériau de gestion de la chaleur maintient les ordinateurs au frais

Les processeurs informatiques se sont réduits à des échelles nanométriques au fil des ans, avec des milliards de transistors assis sur une seule puce informatique. Alors que le nombre accru de transistors contribue à rendre les ordinateurs plus rapides et plus puissants, il génère également plus de points chauds dans un espace hautement condensé. Sans un moyen efficace de dissiper la chaleur pendant le fonctionnement, les processeurs informatiques ralentissent et entraînent une informatique peu fiable et inefficace. De plus, la chaleur hautement concentrée et les températures élevées des puces informatiques nécessitent une énergie supplémentaire pour empêcher les processeurs de surchauffer.

Un matériau à gestion thermique ultra-élevée - l'arséniure de bore sans défaut - a été développé qui est plus efficace pour attirer et dissiper la chaleur que d'autres matériaux métalliques ou semi-conducteurs connus tels que le diamant et le carbure de silicium. Les chercheurs ont intégré le matériau dans des puces informatiques avec des transistors à large bande interdite de pointe en nitrure de gallium appelés transistors à haute mobilité électronique (HEMT).

Lors de l'exécution des processeurs à une capacité presque maximale, les puces qui utilisaient de l'arséniure de bore comme dissipateur de chaleur ont montré une augmentation maximale de la chaleur de la température ambiante à près de 188 ° F. Ceci est nettement inférieur aux puces utilisant du diamant pour diffuser la chaleur, avec des températures atteignant environ 278 °F ou celles avec du carbure de silicium montrant une augmentation de la chaleur à environ 332 °F.

Ces résultats montrent clairement que les dispositifs à l'arséniure de bore peuvent supporter une puissance de fonctionnement beaucoup plus élevée que les processeurs utilisant des matériaux de gestion thermique traditionnels. L'arséniure de bore est idéal pour la gestion de la chaleur car il présente non seulement une excellente conductivité thermique, mais également une faible résistance au transport de chaleur. Lorsque la chaleur traverse une frontière d'un matériau à un autre, il y a généralement un certain ralentissement pour pénétrer dans le matériau suivant. Le matériau à base d'arséniure de bore a une résistance limite thermique très faible.

L'équipe a également développé le phosphure de bore comme un autre excellent candidat de dissipateur de chaleur. Au cours de leurs expériences, les chercheurs ont d'abord illustré la manière de construire une structure semi-conductrice à l'aide d'arséniure de bore, puis ont intégré le matériau dans une conception de puce HEMT.

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