Semiconductor Research Corporation (SRC) e investigadores de la Universidad de Stanford han desarrollado una combinación novedosa de elementos que produce un material de nanoestructura único para el embalaje. Este avance debería permitir una mayor vida útil de los dispositivos semiconductores y costar menos que los materiales actuales de última generación. Además de los fabricantes de chips, Varias otras industrias también podrían obtener una mayor eficiencia de los productos a partir de la tecnología de gestión de energía térmica relacionada.
Para semiconductores, la mejora vendrá en forma de empaque para dispositivos. Ahora, Los fabricantes deben confiar en pines diminutos o soldaduras gruesas para unir secciones del semiconductor para que el dispositivo funcione. Sin embargo, Los materiales de soldadura actuales tienden a degradarse y fallar debido al calor y la tensión mecánica. Para continuar con el escalado de circuitos integrados, SRC y Stanford han investigado materiales que brindan una alta conectividad térmica, comparable al cobre, con la flexibilidad de la espuma. La respuesta se ha creado a través de una cinta térmica nanoestructurada que conduce el calor como un metal mientras permite que los materiales vecinos se expandan y contraigan con los cambios de temperatura (los metales son demasiado rígidos para permitir esto). Esta capacidad de reducir la temperatura de los chips sin dejar de cumplir con las normas es un avance clave para el empaquetado electrónico.
"Un gran obstáculo para aumentar el rendimiento de los chips modernos son los puntos calientes, o regiones de tamaño milimétrico de alta generación de energía. Este avance en materiales y métodos nanoestructurados nos permitirá enfriar mejor estos puntos y sirve como un habilitador clave para la densificación de los circuitos computacionales. "Dijo el profesor Ken Goodson, investigador principal de SRC en la Universidad de Stanford. "Esto puede ayudar a que los envases resistan las exigencias de la Ley de Moore".
Al abordar los desafíos de la miniaturización, la primera línea de defensa para los puntos calientes es el material de la interfaz. Al incorporar casi dos décadas de investigación avanzada y simulaciones de problemas a nivel de empaque, gran parte financiada por SRC, el equipo de Stanford finalmente llegó a su combinación única de materiales aglutinantes que rodean a los nanotubos de carbono. Se espera que esta innovación facilite la conducción térmica más alta y el nivel de elasticidad más deseable de cualquier solución de envasado conocida.
"A los investigadores les encanta crear estructuras y materiales útiles que nunca antes habíamos visto, y esta nueva nancinta térmica revoluciona el contacto del disipador de calor del chip, ”Dijo Jon Candelaria, director de Ciencias de Interconexión y Empaque en SRC. “En lugar de verse obligados a depender de las propiedades de un solo material, esta combinación brinda a la industria de los circuitos integrados la oportunidad de eludir severas limitaciones de desempeño y continuar mejorando el empaque sin agregar costos ”.
Si bien la investigación fue financiada por miembros de SRC para mejorar los chips de computadora, La demanda de aplicaciones de este tipo de interfaz térmica también está aumentando en otras industrias. Por ejemplo, Varias empresas relacionadas con la automoción esperan recuperar energía eléctrica de los gases de escape calientes en automóviles y camiones utilizando convertidores de energía termoeléctrica, lo que permite una mejor economía de combustible, pero las interfaces confiables son un problema para esta tecnología. El profesor Goodson dirige una importante subvención de la National Science Foundation-Department of Energy Partnership sobre dispositivos termoeléctricos para aplicaciones de vehículos, con el objetivo de transferir el trabajo de interfaz financiado por SRC a los vehículos.
Las patentes de la tecnología están pendientes. El siguiente paso en la investigación es licenciar los nuevos métodos y materiales a empresas avanzadas de interfaz térmica para la perfección de la aplicación. Se espera que los usuarios finales se beneficien de la tecnología en 2014.
