Новые процессоры становятся горячее почти с каждым поколением. Исследование, проведенное Калифорнийским университетом показывает, что решением проблемы могут быть тепловые транзисторы. Сейчас термотранзисторы только на стадии экспериментов, они предлагают привлекательный способ распределения и отвода тепла, который может заинтересовать такие компании, как AMD и Intel.
Современные чипы становятся меньше, но энергопотребление почти не уменьшается. Поскольку энергия превращается в тепло, это означает, что большее количество тепла накапливается на меньшей площади. Нагрев часто сосредотачивается в определенной части процессора – горячей точке. Даже если средняя температура чипа в пределах нормы, нагрев в горячей точке может помешать ему работать лучше.
Термотранзисторы равномерно распределяют тепло по кристаллу процессора с помощью электрического поля. Для этого используется слой толщиной в одну молекулу, который становится теплопроводящим во время получения электропитания. Тепловые транзисторы могут перемещать тепло от горячей точки к более холодной части чипа. По сравнению с обычными методами охлаждения, экспериментальные транзисторы были в 13 раз лучше в теплораспределении.
Подобно электронному транзистору, термический транзистор UCLA использует электрические поля для модуляции проводимости канала, в этом случае тепловой, а не электрической. Это делается с помощью тонкой пленки молекул, действующей как канал транзистора. Применение электрического поля делает молекулярные связи в пленке более прочными, что увеличивает ее теплопроводность.
С помощью этого одномолекулярного слоя исследователи смогли добиться максимального изменения проводимости на частоте свыше 1 МГц, что на несколько порядков быстрее других систем управления теплом. Молекулярное движение обычно управляет тепловым потоком в других типах термопереключателей, но оно достаточно медленное по сравнению с движением электронов. Использование электрического поля позволило ускорить переход от миллигерц к мегагерцам.
По мере того как разработчики процессоров усовершенствуют дизайн и повышают частоту для большей производительности, становится все труднее справляться с перегревом. Если тепловые транзисторы выйдут из лаборатории на потребительские устройства, это может по уменьшить проблему неравномерной плотности тепла, если не решить ее полностью.
Вакансии
Журналіст, автор історій про IT, бізнес та людей в MC.today MC.today
Источники: Science, IEEE Spectrum, Tom’s Hardware