当摩尔定律(Moore's Law)被提出时,没有人会想到晶片在速度达到了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晶片,而是开始打造多核心晶片──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,能从源头解决晶片发热的问题;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晶片继续提升速度。
制程产生的奈米线直径约70~75奈米,长度数微米;从一开始的奈米级多晶体结构,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奈米线嵌入晶片的方法:“其中一个是从背面。”
Yelton与桑迪亚实验室同事所开发的热电奈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xx应用之一是用以冷却半导体晶片,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,能强化晶片的散热
除了从晶片背面散热──这是相对较简单的方法,因为通常晶片背面没有电路──Yelton也设定目标,希望能从晶片顶部的连结点汲取热量,而那也是晶片大部分的发热源:“低电阻与顶部的触点,是我们的热电奈米线要迈向商用化之前,下一个要克服的障碍。”
晶片顶部的螺纹热电奈米线最厚的部分,会发展成xx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电脑模拟,以及进行反覆实验找出材料与装配方法的xx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阵列。”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奈米线均匀并排,统一晶体尺寸以提升效率,与更xx的晶向以提升能量流。
出自:eettaiwan