Ученые представили метод охлаждения чипов с помощью алмазного слоя

Представлен метод, который может коренным образом изменить подход к охлаждению электроники и речь идет не о новых кулерах или радиаторах, а о принципиально ином решении, интегрированном в саму структуру чипа. Транзисторы уплотняются, и традиционные системы охлаждения уже не справляются с точечными тепловыми очагами, особенно в трехмерных чипах. Команде специалистов удалось найти нестандартный выход, используя один из самых эффективных теплопроводников в природе — алмаз.

Суть разработки заключается в создании вокруг каждого транзистора микроскопического алмазного слоя не наносится, который буквально выращивается непосредственно на полупроводниковом элементе. Главным достижением стала адаптация этого процесса для текущих условий, ведь ранее формирование алмазной пленки требовало температур выше 1 000°C, что уничтожало бы сами транзисторы. Текущая методика позволила снизить температуру роста до 400°C, что является безопасным порогом для современных материалов.

В ходе испытаний с радиочастотными транзисторами температура активной зоны упала на 70°C, при этом компьютерное моделирование показало еще более впечатляющий результат — снижение нагрева на 90%. Технология уже привлекла внимание ведущих игроков на рынке полупроводников, включая TSMC и Samsung. Ожидается, что первые практические применения метода могут быть представлены уже к 2027 году.

Это открытие прокладывает путь к созданию более мощных и компактных электронных устройств, где вопрос охлаждения перестанет быть главным ограничивающим фактором. Ранее Mitsubishi Electric уже представляла многоячеистый транзистор GaN-HEMT, соединенный с подложкой из монокристаллического алмаза, однако их подход отличается от представленного выше. Тут готовый транзистор переносят на цельную алмазную пластину, заменяя стандартную подложку и основная сложность заключается в тепловом расширении материалов, чтобы избежать деформации и разрушения структуры.

Применение подобного охлаждения позволяет многократно снизить рабочую температуру ключевых компонентов, что открывает путь к созданию более мощных и компактных электронных устройств, которые не будут упираться в тепловой барьер. В перспективе это означает не только рост производительности процессоров и серверов, но и значительную экономию энергии, но важной остается цена вопроса.