Розроблено нову унікальну технологію охолодження напівпровідникових пристроїв

70 Views Comment Off

Коли безліч маленьких компонентів об’єднується на невеликому кристалі єдиного чіпа, то їх нагрівання в процесі роботи може стати великою проблемою. Перегрітий вище оптимальної температури напівпровідниковий компонент витрачає даремно досить велику кількість енергії, його поведінка стає непередбачуваною і, врешті-решт, він навіть може вийти з ладу. Саме тому в сучасній електроніці приділяється чимала увага різними технологіями охолодження.

Проблема надлишкового тепла стає ще гострішою в разі напівпровідникових пристроїв, які виготовлені з нітриду галію. “Нітірід-галієві напівпровідники здатні працювати при високих напругах і проводити через себе велику потужність. Крім цього, такі прилади є одними з небагатьох, здатних працювати на високих частотах і забезпечувати більшу ширину смуги пропускання сигналів” – розповідає Йонг Ен (Yong Han), вчений з інституту Мікроелектроніки (Institute of Microelectronics, IME) A*STAR, – “в нітрид-галієвих транзисторах тепло зазвичай виділяється в обсязі невеликих локальних областей, що тільки збільшує проблеми з охолодженням”.

Йонг Ен і його колеги продемонстрували, що найбільш ефективним рішенням для відводу надлишків тепла від кристалів напівпровідникових приладів можуть стати тонкі плівки з кристала алмаза. На кристалі випробуваного напівпровідникового приладу були штучно створені вісім крихітних “гарячих точок”, розмір кожної з яких знаходився в діапазоні від 0,3 до 0,45 міліметра. Кристал був з’єднаний з тонкою плівкою з високоякісного алмазу, отриманого методом хімічного осадження з парової фази. Другий кінець пластини алмазної плівки був з’єднаний з мікрохолодильником, кристалом їх теплопровідного матеріалу, в якому були зроблені канали, діаметром близько одного мікрометра, через які проходила охолоджуюча рідина на основі води.

Дослідники використовували два тестових напівпровідникових кристала, товщиною 100 і 200 мікрометрів, на кожному з яких виділялася у вигляді тепла потужність від 10 до 120 Ватт. У самому несприятливому випадку алмазний шар і мікрохолодильник змогли забезпечити температуру кристала не вище 160 градусів Цельсія. Фактично температура кристала була на 27,3 відсотка нижча, ніж аналогічного кристала, який охолоджувався за допомогою шару міді, і на 40 відсотків нижче, ніж температура кристала, що не піддається охолодженню.

Результати, отримані в ході експериментів, були підтверджені результатами комп’ютерного моделювання. Це моделювання так само показало, що ефективність охолодження може бути ще збільшена шляхом збільшення теплопровідного алмазного шару і шляхом забезпечення більш якісного теплового контакту між нітрид-галієвим напівпровідником і алмазом.

“У майбутньому ми збираємося розробити конструкцію нового мікрорідинного холодильника, який зможе більш ефективно і стабільно прибирати тепло, яке передається від напівпровідникового кристала алмазною плівкою” – розповідає Йонг Ен, – “І така система зможе стати компонентом, який буде інтегруватися на кристали як силових напівпровідникових приладів, так і приладів загального призначення, таких як процесори сучасних комп’ютерів”.

... ... .
In : Техно

Related Articles

404