Trabajando para abordar los "puntos de acceso" en los chips de computadora que degradan su rendimiento, Los ingenieros de UCLA han desarrollado un nuevo material semiconductor, arseniuro de boro sin defectos, que es más eficaz para extraer y disipar el calor residual que cualquier otro semiconductor o material metálico conocido.

Esto podría revolucionar potencialmente los diseños de gestión térmica para procesadores de computadoras y otros componentes electrónicos. o para dispositivos basados ​​en luz como LED.

El estudio fue publicado recientemente en Ciencias y fue dirigido por Yongjie Hu, Profesor asistente de UCLA de ingeniería mecánica y aeroespacial.

Los procesadores de computadora han seguido reduciéndose a tamaños nanométricos donde hoy en día puede haber miles de millones de transistores en un solo chip. Este fenómeno se describe bajo la Ley de Moore, que predice que la cantidad de transistores en un chip se duplicará aproximadamente cada dos años. Cada generación más pequeña de chips ayuda a que las computadoras sean más rápidas, más potente y capaz de hacer más trabajo. Pero hacer más trabajo también significa que están generando más calor.

La gestión del calor en la electrónica se ha convertido cada vez más en uno de los mayores desafíos para optimizar el rendimiento. Las altas temperaturas son un problema por dos razones. Primero, a medida que los transistores se encogen de tamaño, se genera más calor dentro de la misma huella. Este calor elevado ralentiza la velocidad del procesador, en particular en "puntos calientes" en chips donde el calor se concentra y las temperaturas se disparan. Segundo, se utiliza mucha energía para mantener fríos esos procesadores. Si las CPU no se calentaron tanto en primer lugar, entonces podrían trabajar más rápido y se necesitaría mucha menos energía para mantenerlos frescos.

El estudio de UCLA fue la culminación de varios años de investigación de Hu y sus estudiantes que incluyeron el diseño y la fabricación de materiales, modelado predictivo, y mediciones precisas de temperaturas.

El arseniuro de boro sin defectos, que fue realizado por primera vez por el equipo de UCLA, tiene una conductividad térmica récord, más de tres veces más rápido en la conducción de calor que los materiales utilizados actualmente, como carburo de silicio y cobre, de modo que el calor que de otro modo se concentraría en los puntos calientes se elimina rápidamente.

"Este material podría ayudar a mejorar en gran medida el rendimiento y reducir la demanda de energía en todo tipo de dispositivos electrónicos, desde dispositivos pequeños hasta los equipos de centros de datos informáticos más avanzados, "Hu dijo." Tiene un excelente potencial para integrarse en los procesos de fabricación actuales debido a sus propiedades de semiconductores y la capacidad demostrada para escalar esta tecnología. Podría reemplazar los materiales semiconductores de última generación para computadoras y revolucionar la industria electrónica ".

Los otros autores del estudio son estudiantes graduados de UCLA en el grupo de investigación de Hu:Joonsang Kang, Hombre Li, Huan Wu, y Huuduy Nguyen.

Además del impacto para los dispositivos electrónicos y fotónicos, el estudio también reveló nuevos conocimientos fundamentales sobre la física de cómo fluye el calor a través de un material.

"Este éxito ejemplifica el poder de combinar experimentos y teoría en el descubrimiento de nuevos materiales, y creo que este enfoque seguirá ampliando las fronteras científicas en muchas áreas, incluida la energía, electrónica, y aplicaciones fotónicas, "Dijo Hu.