应战摩尔定律 热电纳米线帮芯片降温

2015-03-04 10:16:09来源: EETimes
   当摩尔定律(Moore's Law)被提出时,没有人会想到芯片在速度达到了5GHz可能会开始熔化的问题,因此产业界并非不断开发速度越来越快的芯片,而是开始打造多核心芯片──这充其量只是一种应急的解决方案。

   现在美国桑迪亚国家实验室(Sandia National Labs)的研究人员发现了一种室温电铸(electroforming)技术,能从源头解决芯片发热的问题;该种制程使用锑盐(antimony salts)以及铋-锑(Bi-Sb)合金来控制晶向(crystal orientation)与晶体大小,单一制程的均匀度可望让未来的CMOS芯片继续提升速度。

   制程产生的纳米线直径约70~75纳米,长度数微米;从一开始的纳米级多晶体结构,演变为2~5微米尺寸的单晶体。主导技术开发的桑迪亚国家实验室材料 专家Graham Yelton表示,他设想了几个在制造过程中将其热电纳米线嵌入芯片的方法:“其中一个是从背面。”

  Yelton与桑迪亚实验室同事所开发的热电纳米线还有很多其他用途,例如用来包裹汽车的排气管──但是在他们心目中的最佳应用之一是用以冷却半导体芯片,而且美国能源部(Department of Energy)也为此提供了赞助金。

  raham Yelton与桑迪亚实验室研究同仁开发了一种单电铸技术,能强化芯片的散热

  尝试以热电纳米线为芯片降温

  除了从芯片背面散热──这是相对较简单的方法,因为通常芯片背面没有电路──Yelton也设定目标,希望能从芯片顶部的链接点汲取热量,而那也是芯片大部分的发热源:“低电阻与顶部的触点,是我们的热电纳米线要迈向商用化之前,下一个要克服的障碍。”

  芯片顶部的螺纹热电纳米线最厚的部分,会发展成绝佳的散热触点,而且不会干扰电气功能;遗憾的是,桑迪亚实验室的这项研究所费不赀,而且需要使用到大量超级计算机仿真,以及进行反复实验找出材料与装配方法的最佳组合。

   “我们需要资金来进行这项工作,下一步是开发顶部触点;之后的里程碑则是在关键应用领域装配该数组。”虽然已经取得一些进展,但Yelton表示热电材 料开发仍在起步阶段,而且会在其特性更进一步被了解之后取得更大幅度的性能提升。还需要了解的包括将数以百万计的纳米线均匀并排,统一晶体尺寸以提升效 率,与更精确的晶向以提升能量流。

关键字:摩尔定律

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/manufacture/2015/0304/article_10849.html
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