ولې عصري چپس ګرمېږي؟

لکه څنګه چې د نانو پیمانه ټرانزیسټرونه په ګیګاهرټز سرعت سره بدلیږي، الکترونونه د سرکټونو له لارې تیریږي او د تودوخې په څیر انرژي له لاسه ورکوي - هماغه تودوخه چې تاسو احساس کوئ کله چې لیپ ټاپ یا تلیفون په نا آرامه توګه ګرم شي. په چپ کې د ډیرو ټرانزیسټرونو بسته کول د دې تودوخې لرې کولو لپاره لږ ځای پریږدي. د سیلیکون له لارې په مساوي ډول د خپریدو پرځای، تودوخه په ګرمو ځایونو کې راټولیږي چې د شاوخوا سیمو په پرتله لسګونه درجې ګرم کیدی شي. د زیان او فعالیت له لاسه ورکولو څخه مخنیوي لپاره، سیسټمونه CPUs او GPUs کنټرولوي کله چې تودوخه لوړه شي.

د تودوخې ننګونې ساحه

هغه څه چې د کوچني کولو لپاره د سیالۍ په توګه پیل شوي وو، په ټولو الیکترونیکي وسایلو کې د تودوخې سره په جګړه بدل شوي دي. په کمپیوټر کې، فعالیت د بریښنا کثافت لوړولو ته دوام ورکوي (انفرادي سرورونه کولی شي د لسګونو کیلو واټونو په ترتیب سره راوباسي). په مخابراتو کې، ډیجیټل او انلاګ سرکټونه دواړه د قوي سیګنالونو او ګړندي معلوماتو لپاره لوړ ټرانزیسټر بریښنا ته اړتیا لري. په بریښنایی برقیاتو کې، غوره موثریت د تودوخې محدودیتونو له امله په زیاتیدونکي توګه محدود کیږي.

یوه بله ستراتیژي: د چپ دننه تودوخه خپرول

د تودوخې د تمرکز کولو پر ځای، یوه هیله بښونکې مفکوره دا ده چېکمزوري کولدا پخپله په چپ کې دننه دی - لکه د لامبو حوض ته د جوش اوبو یوه پیاله اچول. که چیرې تودوخه په هغه ځای کې خپره شي چیرې چې تولید کیږي، نو تر ټولو ګرم وسایل سړه پاتې کیږي او دودیز کولرونه (د تودوخې سینکونه، فینونه، د مایع لوپونه) ډیر اغیزمن کار کوي. دا اړتیا لريلوړ حرارتي چالکتیا، د بریښنا عایق موادد فعال ټرانزیسټرونو څخه یوازې نانومیټرونه مدغم شوي پرته له دې چې د دوی نازک ملکیتونه ګډوډ کړي. یو غیر متوقع نوماند د دې بل سره سمون لري:الماس.

ولې الماس؟

الماس د غوره حرارتي کنډکټرونو څخه دی چې پیژندل کیږي - د مسو په پرتله څو ځله لوړ - پداسې حال کې چې د بریښنایی عایق هم دی. کیچ ادغام دی: دودیز ودې میتودونه د 900-1000 °C شاوخوا یا پورته تودوخې ته اړتیا لري، کوم چې به پرمختللي سرکټري ته زیان ورسوي. وروستي پرمختګونه ښیې چې پتلیپولی کریسټالین الماسفلمونه (یوازې څو مایکرومیټره ضخامت) پهډېر ټیټ حرارتد بشپړ شوي وسیلو لپاره مناسب.

د نن ورځې کولرونه او د هغوی محدودیتونه

د یخولو اصلي جریان په غوره تودوخې سنکونو، فینونو، او انٹرفیس موادو تمرکز کوي. څیړونکي د مایکرو فلوایډیک مایع یخولو، د مرحلې بدلون موادو، او حتی د تودوخې چلونکي، بریښنایی موصل مایعاتو کې د سرورونو ډوبولو پلټنه هم کوي. دا مهم ګامونه دي، مګر دوی کولی شي لوی، ګران، یا د راڅرګندیدونکي سره په ضعیف ډول مطابقت ولري.درې بعدي (3D) سټېک شوید چپ جوړښتونه، چیرې چې د سیلیکون ډیری طبقې د "اسماني ودانۍ" په څیر چلند کوي. په داسې ډول ډبرو کې، هر طبقه باید تودوخه پریږدي؛ که نه نو ګرم ځایونه دننه بند پاتې کیږي.

د وسیلې سره دوستانه الماس څنګه وده وکړو

واحد کرسټال الماس غیر معمولي حرارتي چالکتیا لري (≈2200–2400 W m⁻¹ K⁻¹، د مسو په پرتله شاوخوا شپږ ځله). د جوړولو لپاره اسانه پولی کرسټالین فلمونه کولی شي دې ارزښتونو ته نږدې شي کله چې کافي ضخامت ولري - او لاهم د مسو څخه غوره دي حتی کله چې پتلی وي. دودیز کیمیاوي بخار زیرمه په لوړه تودوخه کې میتان او هایدروجن سره تعامل کوي، د عمودی الماس نانو کالمونه جوړوي چې وروسته په فلم کې سره یوځای کیږي؛ تر هغه وخته پورې طبقه ضخامت، فشار لرونکی او د درزیدو خطر لري.
د ټیټې تودوخې وده یو بل ترکیب ته اړتیا لري. په ساده ډول د تودوخې کمول د الماس د موصل کولو پرځای د لیږدونکي کاجل تولیدوي. معرفي کولاکسیجنپه دوامداره توګه غیر الماس کاربن ایچ کوي، فعالويد لویو غلو پولی کریسټالین الماس په ~۴۰۰ درجو سانتي ګراد کې، د پرمختللي مدغم سرکټونو سره مطابقت لرونکی تودوخه. په ورته ډول مهمه دا ده چې دا پروسه نه یوازې افقي سطحې پوښلی شي بلکهد غاړې دیوالونه، کوم چې د طبیعي 3D وسیلو لپاره مهم دی.

د تودوخې پولې مقاومت (TBR): د فونون خنډ

په جامدو موادو کې تودوخه د لاندې لخوا لیږدول کیږيفونونونه(کوانټائزډ لاټیس وایبریشنونه). د موادو په انٹرفیسونو کې، فونونونه کولی شي منعکس شي او راټول شي، رامینځته کويد تودوخې د حد مقاومت (TBR)چې د تودوخې جریان خنډوي. د انٹرفیس انجینرۍ هڅه کوي چې TBR کم کړي، مګر انتخابونه د سیمیکمډکټر مطابقت لخوا محدود دي. په ځینو انٹرفیسونو کې، یو بل سره مخلوط کول کولی شي یو پتلی جوړ کړيسیلیکون کاربایډ (SiC)هغه طبقه چې په دواړو خواوو کې د فونون سپیکٹرا سره ښه سمون خوري، د "پل" په توګه عمل کوي او TBR کموي - پدې توګه د وسیلو څخه الماس ته د تودوخې لیږد ښه کوي.

د ازموینې ځای: GaN HEMTs (د راډیو فریکونسۍ ټرانزیسټرونه)

د لوړ الکترون-حرکت ټرانزیسټرونه (HEMTs) چې د 2D الکترون ګاز کې د ګیلیم نایټرایډ کنټرول جریان پراساس دي او د لوړ فریکونسۍ، لوړ ځواک عملیاتو لپاره ارزښت لري (د X-band ≈8–12 GHz او W-band ≈75–110 GHz په شمول). ځکه چې تودوخه سطحې ته نږدې تولید کیږي، دوی د هر ډول داخلي تودوخې خپریدونکي طبقې غوره پروب دي. کله چې پتلی الماس وسیله پوښي - د اړخ دیوالونو په شمول - د چینل تودوخې کمیدل لیدل شوي.~۷۰ درجو سانتي ګراد، د لوړ بریښنا په حرارتي سر خونې کې د پام وړ پرمختګونو سره.

په CMOS او 3D سټیکونو کې الماس

په پرمختللي کمپیوټر کې،درې بعدي سټېکینګد ادغام کثافت او فعالیت زیاتوي مګر داخلي تودوخې خنډونه رامینځته کوي چیرې چې دودیز، بهرني کولرونه لږترلږه اغیزمن وي. د سیلیکون سره د الماس یوځای کول بیا ګټور تولید کولی شيد سي سي انټرلیئر، د لوړ کیفیت حرارتي انٹرفیس ترلاسه کوي.
یو وړاندیز شوی معمارۍ دا ده چېد تودوخې تخته: د نانومیټر پتلي الماس پاڼې چې د ډایالټریک دننه د ټرانزیسټرونو پورته ځای پرځای شوي، د دې لخوا وصل شويعمودي حرارتي لارې ("د تودوخې ستنې")د مسو یا اضافي الماس څخه جوړ شوي. دا ستنې تودوخه له طبقې څخه تر طبقې پورې لیږدوي تر هغه چې بهرني کولر ته ورسیږي. د حقیقي کاري بارونو سره سمولیشنونه ښیې چې دا ډول جوړښتونه کولی شي د لوړې تودوخې کچه راټیټه کړيتر اندازې پورېد مفهوم ثبوت په ډډونو کې.

هغه څه چې پاتې دي ستونزمن دي

کلیدي ننګونې د الماس د پورتنۍ سطحې جوړول دي.په اټومي ډول فلیټد پراخو انټرکنیکټونو او ډایالټریکونو سره د بې ساري ادغام لپاره، او د تصفیې پروسې ترڅو پتلي فلمونه د اصلي سرکټري فشار پرته غوره حرارتي چالکتیا وساتي.

لید

که چیرې دا طریقې وده ومومي،د چپ دننه د الماس تودوخې خپریدلکولی شي په CMOS، RF، او بریښنایی الیکترونیکونو کې د تودوخې محدودیتونه په پام وړ ډول آرام کړي - د لوړ فعالیت، ډیر اعتبار، او د عادي تودوخې جریمې پرته د 3D ډیر کثافت ادغام ته اجازه ورکوي.