Talaş Soğutma Perspektifleri ve Si-28 Nanotüpler Nasıl Yardımcı Olabilir

Bilim adamları, ısıyı %150 daha verimli iletebilen gelişmiş işlemcilerde kullanım için yeni bir malzeme keşfetti ve gösterdi. makaledeLawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı tarafından yayınlandı. İşlemcilerde ısı birikmesi büyük bir performans sorunudur ve silikon, soğutmayı engelleyen doğal bir termal yalıtkan görevi görür. Ultra ince silikon nanotüplerin yeni teknolojisi ile çiplerin nispeten basit bir değişiklikle daha küçük, daha hızlı ve daha soğuk hale gelmesi umulmaktadır.

Bulunan anahtar değişiklik, saflaştırılmış bir izotopun kullanılmasıdır. silikon-28 (Si-28). Evet, silikon ucuz ve yaygındır, ancak zayıf bir ısı iletkenidir ve bu, yüksek saat hızlarında çalışan on milyarlarca transistörlü modern çiplerle ilgili bir sorundur. Doğal silikon üç izotoptan oluşur: silikon-28, silikon-29 ve silikon-30. Silikon-28, doğal silikon rezervlerinin yaklaşık %92’sini oluşturan en bol olanıdır. Ayrıca Si-28’in en iyi ısı iletkeni olduğu uzun zamandır bilinmektedir. Saflaştırılmış Si-28, ısıyı doğal silikondan yaklaşık %10 daha iyi iletebilir. Ancak, şimdiye kadar bu avantajın faydasız olduğu düşünülüyordu. Bazen teknolojiler, yeni teknolojiler ortaya çıktıkça yeniden incelenmeyi ve yeniden değerlendirilmeyi hak eder, çünkü yeni, unutulmuş eskidir. Bu nedenle bilim adamları, ultra ince nanotüpler oluşturmak için saflaştırılmış Si-28 kullanmaya karar verdiler.

Bilim adamları Junqiao Wu ve Joel Ager

Başlangıçta bilim adamları, Si-28’in termal iletkenliğinin doğal silikondan sadece %10 daha yüksek olduğunu doğruladılar. Ancak bu, 1 mm çapındaki nanotüpler için geçerliydi. Ancak, 90 nm kalınlığında (insan saçından yaklaşık bin kat daha ince) Si-28 nanotüpler oluşturduklarında, termal iletkenlik %150 oranında arttı ve bu onlara büyük bir sürpriz oldu. Sonuçlarda sadece %10-20 iyileşme bekliyorlardı.

Araştırma, Si-28 nanotellerinin mükemmel termal iletkenliğinin iki ana nedenini belirlemiştir. Elektron mikroskobu, Si-28 nanotüplerin daha mükemmel bir camsı kaplamaya sahip olduğunu göstermiştir, bu nedenle doğal silikon nanotüplerin ısı transferi sırasında foton karıştırma/kaybolma dezavantajlarından etkilenmezler. İkincisi, bu nanotüpler üzerinde oluşan ve ısı taşıyan fotonları yolunda tutan doğal bir SiO2 (silikon dioksit) tabakası. Böylece, daha önce gözlemlenen iki foton engelleme mekanizması, yeni malzeme tarafından büyük ölçüde azaltılmıştır.

Peki %150 daha fazla ısı ileten silikon nanotüplerin kullanımı nedir? Bazı mevcut transistör tasarımları zaten silikon nanotüpler içeriyor. Gate-All-Around Field Effect Transistor (GAA-FET), elektriği iletmek için birlikte istiflenmiş silikon nanotüpler kullanır, ancak yine de ısı birikiminden muzdariptirler. Bu yeni malzeme değiştirilebilirse, işlemci tasarımcıları çiplerin yüksek ısı yayılımına karşı nispeten hızlı ve kolay bir zafer elde edebilecekler.

Orijinal makaleyi okurken, şu anda daha fazla test için saflaştırılmış Si-28 eksikliği var gibi görünüyor. Yukarıda açıklanan deneylerde kullanılan numuneler, izotop üretimi için eski bir Sovyet tesisinden (aniden) alınmıştır. Faydalar gerçekten de reklamı yapılan kadar iyiyse, bir veya daha fazla üreticinin Si-28’i yeniden geri dönüştürmeye başlaması gerekecektir. Süreci daha da büyütmenin zorluğu göz önüne alındığında, termal iletkenlikte %50’lik bir artış bile, iddia edilen %150’lik bir iyileşmeden bahsetmemek için yeterli sebep olabilir.

Bu teknolojiyi kullanma beklentileri göz önüne alındığında, saflaştırılmış ve geri dönüştürülmüş Si-28 üretimi yerli işletmeler tarafından gerçekleştirilebilir, ancak ne yazık ki Zelenogorsk’ta faaliyet gösteren yalnızca bir tanesi hakkında bilgi buldum ( bağlantı ). Bu izotopu üretiyorlar mı? 2018’den sonra da bir bilgi yok.

Gördüğünüz gibi, endüstriyel potansiyelin kalıntıları hala modern gelişme ve üretim için umutlara sahip. Ama herhangi bir gelişme olmadan maalesef bunu da kaybetme ihtimalimiz yüksek.

Similar Posts

Leave a Reply

Your email address will not be published.