فناوری پتوی الماس دانشگاه استنفورد با خنکسازی داخلی تراشهها و کاهش دمای عملیاتی، مانع از ایجاد گلوگاه حرارتی در پردازندههای پیشرفته میشود.
به گزارش تکناک، محققان دانشگاه استنفورد به پیشرفتی چشمگیر درزمینه مدیریت حرارتی تراشهها دست یافتهاند. آنان با ابداع روشی نوین برای رشد مستقیم یک لایه الماس روی ترانزیستورها، موفق شدهاند دمای عملیاتی را تا ۷۰ درجه سانتیگراد در آزمایشهای واقعی کاهش دهند. این فناوری که پتوی الماس نام گرفته است، با کاهش ۹۰ درصدی گرما در شبیهسازیها، میتواند یکی از موانع بزرگ پیش روی صنعت نیمههادی را برطرف کند.
با پیشرفت فناوری و کوچکترشدن ابعاد، تراکم ترانزیستورها در پردازندهها افزایش سرسامآوری یافته است. برای نمونه، پردازنده گرافیکی بلکول انویدیا بیش از ۲۰۸ میلیارد ترانزیستور را در خود جای داده است. این فشردگی فراوان «گلوگاه حرارتی» ایجاد میکند که مانع از دستیابی به حداکثر کارایی میشود و پیشرفت صنعت را محدود میکند.
تامزهاردور مینویسد که تیم تحقیقاتی استنفورد به رهبری پروفسور سرابانتی چاودوری، با تمرکز بر رسانایی حرارتی بسیار زیاد الماس (شش برابر مس)، راهی برای استفاده از آن بهعنوان خنککننده یکپارچه پیدا کردهاند. بزرگترین دستاورد این تیم، توسعه روشی برای رشد مستقیم الماس پلیکریستال با دانههای بزرگ روی دستگاههای نیمهرسانا در دمای نسبتاً پایین ۴۰۰ درجه سانتیگراد است. پیشاز این، رشد لایههای الماس باکیفیت نیازمند دمایی بیش از ۱,۰۰۰ درجه سانتیگراد بود که قطعات حساس الکترونیکی را از بین میبرد.
این روش جدید با کنترل دقیق فرایند و افزودن اکسیژن، از تشکیل رسوبات کربن بیکیفیت (دوده) جلوگیری و الماسی با ساختار کریستالی بزرگ تولید میکند که گرما را بهطور مؤثر از نقاط داغ ترانزیستور دور میکند.
فناوری پتوی الماس که مستقیماً گرما را از منبع آن دفع میکند، بسیار کارآمدتر از هیتسینکهای سنتی است که در سطح خارجی تراشه نصب میشوند؛ بهویژه برای معماریهای پیچیده سهبعدی آینده. اهمیت این دستاورد بهحدی است که دارپا (DARPA)، شاخه تحقیقاتی پنتاگون، این تیم را در پروژه تحقیقاتی خود برای توسعه ترانزیستورهای مبتنیبر نیترید گالیوم (GaN) گنجانده است و انتظار میرود نتایج اولیه آن در سال ۲۰۲۷ منتشر شود.
علاوهبر این، دانشگاه استنفورد درحال همکاری با غولهای صنعت نیمههادی مانند TSMC و مایکرون و سامسونگ برای تجاریسازی فناوری پتوی الماس است. این جهش بزرگ میتواند کلید بقای صنعت تراشهسازی در دوران گذار به فناوریهای ۱ نانومتری و کوچکتر باشد و راه را برای نسل بعدی محاسبات قدرتمند هموار کند.
