محققان دانشگاه ویرجینیا با تأیید کاربرد قانون ماتیسن در مقیاس نانو، روش جدیدی برای بهبود انتقال حرارت در لایه‌های فلزی نازک پیدا کرده‌اند که می‌تواند عملکرد تراشه‌های کامپیوتری را افزایش دهد.
به گزارش تکناک، این محققان توانسته‌اند یک اصل مهم در علم انتقال حرارت را تأیید کنند که به بهبود عملکرد تراشه‌ها کمک می‌کند. این تحقیق که در مجله Nature Communications منتشر شده، با همکاری مؤسسه تحقیقاتی Semiconductor Research Corporation و شرکت اینتل انجام شده است. این یافته‌ها می‌تواند به طراحی دستگاه‌های سریع‌تر، کوچک‌تر و با انرژی کارآمدتر کمک کند.
دکتر رافیکول اسلام، محقق اصلی این تحقیق گفت: «با کوچک‌تر شدن دستگاه‌ها، کنترل حرارت اهمیت زیادی پیدا می‌کند. این تحقیق می‌تواند در دستگاه‌هایی مثل کنسول‌های بازی و مراکز داده، که پردازش‌های سنگین باعث ایجاد حرارت زیاد می‌شود، به بهبود عملکرد و کاهش مشکلات حرارتی کمک کند.»
فهرست مطالب
بهبود انتقال حرارت در مقیاس نانوی تراشه‌ها
مس یکی از بهترین مواد برای انتقال حرارت است، اما وقتی دستگاه‌ها کوچک‌تر می‌شوند، حتی مس هم نمی‌تواند به خوبی حرارت را منتقل کند.
تیم تحقیقاتی دانشگاه ویرجینیا با استفاده از قانون ماتیسن، نشان دادند که این قانون می‌تواند نحوه انتقال حرارت در لایه‌های نازک مس را حتی در مقیاس نانو پیش‌بینی کند. این موضوع به طراحان تراشه کمک می‌کند تا بهتر بتوانند حرارت را در تراشه‌ها مدیریت نمایند.
برای این تحقیق، از روش جدیدی به نام ترمورفلکتانس پایدار (SSTR) برای اندازه‌گیری رسانایی حرارتی مس استفاده شد، که نتایج آن با داده‌های مقاومت الکتریکی مقایسه گردید. این آزمایش نشان داد که قانون ماتیسن در مقیاس نانو هم به درستی عمل می‌کند.
تأثیر این کشف: تراشه‌های خنک‌تر، سریع‌تر و کوچک‌تر
این کشف می‌تواند به تولید تراشه‌هایی کمک کند که هم سریع‌تر و هم خنک‌تر باشند. در تراشه‌های کامپیوتری، که مدارها در فضاهای بسیار فشرده قرار می‌گیرند، مدیریت حرارت می‌تواند تأثیر زیادی بر عملکرد داشته باشد.
این تحقیق نه تنها به کاهش حرارت کمک می‌کند، بلکه باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی نیز می‌شود.
پاتریک ای. هاپکینز، استاد دانشگاه و مشاور دکتر اسلام در این باره توضیح داد: «این کشف به طراحان تراشه کمک می‌کند تا پیش‌بینی دقیق‌تری از نحوه رفتار حرارت در لایه‌های نازک مس داشته باشند و بتوانند تراشه‌هایی با عملکرد بهتر بسازند.»
همکاری علمی و صنعتی برای پیشرفت تکنولوژی
این مطالعه نمونه‌ای از همکاری موفق بین دانشگاه ویرجینیا، اینتل و مؤسسه تحقیقاتی Semiconductor Research Corporation است. نتایج این تحقیق می‌تواند به پیشرفت فناوری CMOS (ترانزیستورهای اکسید فلزی نیمه‌رسانا مکمل) کمک کند، که اساس بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی مدرن است.
این کشف با ترکیب تحقیق‌های تجربی و شبیه‌سازی‌های پیشرفته، می‌تواند به توسعه مواد جدیدی برای تراشه‌های الکترونیکی کمک کند، که هم کارایی بالاتری دارند و هم انرژی کمتری مصرف می‌کنند.
در آینده، این پیشرفت‌ها باعث تولید دستگاه‌هایی با عملکرد بهتر و مصرف انرژی کمتر خواهند شد.
