Вчені представили метод охолодження чіпів за допомогою алмазного шару

Представлений метод, який може кардинально змінити підхід до охолодження електроніки, і мова йде не про нові кулери чи радіатори, а про принципово інше рішення, інтегроване в саму структуру чіпа. Транзистори ущільнюються, і традиційні системи охолодження вже не справляються з точковими тепловими осередками, особливо в тривимірних чіпах. Команді спеціалістів вдалося знайти нестандартний вихід, використовуючи один з найефективніших теплопровідників у природі — алмаз.

Суть розробки полягає в створенні навколо кожного транзистора мікроскопічного алмазного шару, який буквально вирощується безпосередньо на напівпровідниковому елементі. Головним досягненням стала адаптація цього процесу для сучасних умов, адже раніше формування алмазної плівки вимагало температур вище 1 000°C, що знищувало б самі транзистори. Поточна методика дозволила знизити температуру росту до 400°C, що є безпечним порогом для сучасних матеріалів.

У ході випробувань з радіочастотними транзисторами температура активної зони впала на 70°C, при цьому комп'ютерне моделювання показало ще більш вражаючий результат — зниження нагріву на 90%. Технологія вже привернула увагу провідних гравців на ринку напівпровідників, включаючи TSMC і Samsung. Очікується, що перші практичні застосування методу можуть бути представлені вже до 2027 року.

Це відкриття прокладає шлях до створення більш потужних і компактних електронних пристроїв, де питання охолодження перестане бути головним обмежувальним фактором. Раніше Mitsubishi Electric вже представляла багатоклітинний транзистор GaN-HEMT, з'єднаний з підкладкою з монокристалічного алмазу, однак їх підхід відрізняється від представленого вище. Тут готовий транзистор переносять на цілу алмазну пластину, замінюючи стандартну підкладку, і основна складність полягає в тепловому розширенні матеріалів, щоб уникнути деформації та руйнування структури.

Застосування подібного охолодження дозволяє багаторазово знизити робочу температуру ключових компонентів, що відкриває шлях до створення більш потужних і компактних електронних пристроїв, які не будуть упиратися в тепловий бар'єр. У перспективі це означає не лише зростання продуктивності процесорів і серверів, але й значну економію енергії, але важливою залишається ціна питання.