纳米线能改变我们管理集成电路散热的方式吗?

散热是半导体还原的最大障碍之一。美国加州大学的一个研究小组开发出了一种纳米线，它可以显著改善散热特性，并决定硅芯片设计的未来。

散热

电路的一个特性可能会导致一些最大的设计问题是散热。大多数(如果不是全部的话)材料的电性能依赖于材料的温度。例如，一种材料的电阻随着温度的升高而增加，这对于处理大量电流的设计是有问题的。

BJT的导电能力随着温度的升高而增加，这可能导致热失控如果任其发展。散热也会导致半导体的问题，因为半导体的温度上升，电阻下降，从而导致更大的泄漏电流。这个更大的泄漏电流然后产生更多的热量，导致热失控效应。

在试图保持ICS冷却时，散热器很重要。图像Via维基百科

电子设备中的散热有各种形式。雷竞技最新app最常见的技术涉及散热器和IC封装设计用于散热（例如TO-3金属晶体管壳）。用于对抗大量散热（例如PC）的方法包括水冷却，矿物油浸渍，液氮，甚至液氦。

拥有数据中心和大型机的公司，如微软，也开始看淹没在海中的计算机作为一种冷却过程中不需要消耗能量的方法。

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然而，工程师们可能不再需要为他们的设计如何散热而烦恼了加利福尼亚大学研究团队他可能已经找到了散热的有效方法。

砷化镓(GaAs)纳米线

加利福尼亚大学研究员领导的国际团队通过了解声学子宫的能谱将它们限制在纳米线结构中。从根本上说，热是原子的振动，因此这种振动的增加导致温度的增加。

有趣的是，詹姆斯·普雷斯科特·焦耳做了一个实验机械功可以用来提高系统的温度，这表明运动与热有关。一个声子，相对于热，是通过晶体材料的集体振动这可以被认为是池塘中的涟漪或空气中的声波。振荡均为连贯，相位，这导致该结构的固有频率。

研究团队所做的是什么基本上将这些振动限制在纳米级砷化镓中，并且通过该限制可以通过改变电线的尺寸和形状来改变能量谱或分散。

用于限制声子在晶体结构中的纳米结构。图片由自然

在过去，通过为散射声子产生纳米级边界和界面来使用纳米结构来改变导热率。改为使用纳米线来限制声子宫。这会影响声子通的行为方式，包括它们的速度，与电子的相互作用，以及重要的是电子工作 - 如何携带热量。雷竞技最新app

团队的领导者，Alexander Balandin，在一份声明中说该研究“为调整半导体材料的热和电子性质创造了新的机会。”

砷化镓纳米线的潜在应用

能够操纵晶体结构中的振动，如在半导体中发现的那些，将带来散热和控制的革命性方法。利用这种散热技术的处理器可以保持难以置信的低温，而不需要大型昂贵的散热技术。这也将减少保持这样的系统冷却所需的能源，这对于服务器群、数据中心和大型机等应用程序是非常有利的。

然而，并非只有电脑和移动设备才能真正受益于这种散热能力。等设备依赖于温度梯度的热电发电机通过保持尽可能大的梯度，使用砷化镓纳米线可以提高效率。太阳能电池板的效率随着温度的升高而下降，可以设计用于处理从吸收阳光下获得的加热，从而保持它们的峰值效率而不需要冷却。

Peltier冷却器是热电发电机，可以受益于这样的热控制。图片由Michbich.（自己创造）[cc by 3.0]

概括

电子产品中的热量管理是一个问题，总是让雷竞技最新app工程师击中他们的桌子。散热通常需要大器件，因为它需要更大的部件或散热系统。这些组件或系统通常也经常使它们居住的设备的物理尺寸或功耗复杂化。

即使采用高效技术 - 开关模式电源，基于CMOS的集成电路，大铜浇注，甚至专门的部件安装 - 现代生活的需求使设备比以往更热。希望，这项新技术将有助于将未来保持冷静和高效的设备。