冷卻系統革命 解決縮小電晶體號的過熱問題

隨著半導體製程邁向3nm甚至是2nm，電子產業正面臨新的挑戰。雖然電腦晶片中的電晶體正在縮小，但它們產生的熱量卻只增不減。過熱會導致電路性能下降、洩漏功率增加，甚至電晶體完全擊穿，引發雪崩崩潰失效。

編譯／高晟鈞

隨著半導體製程邁向3nm甚至是2nm，電子產業正面臨新的挑戰。雖然電腦晶片中的電晶體正在縮小，但它們產生的熱量卻只增不減。過熱會導致電路性能下降、洩漏功率增加，甚至電晶體完全擊穿，引發雪崩崩潰失效。

為解決此問題，來自匹茲堡大學與卡內基美隆大學的研究團隊，即設計了一種可以在電路內部進行主動冷卻的嵌入式熱電設備（Thermoelectric Devices, 簡稱TED）。

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針對性的散熱策略

皮特斯旺森工程學院電氣和計算機工程副教授Feng Xiong表示，時脈產生器與算術邏輯單元（Arithmetic logic unit, 簡稱ALU）等微處理器的內電路，時常在峰值運轉時產生大量熱量，形成一局部高溫的「熱點」。而現今晶片尺寸的冷卻系統需要更精確的策略，來對這些微型元件進行散熱。

冷卻物體的唯一方法是移除物體中的熱量或能量，這些電路以非常高的頻率產生熱量，使用TED可以完全消除這種高頻溫度變化。

TED使用了高導熱率的材料，將冷卻效率提高了100倍。TED能利用相同頻率的熱電效應，將熱量從電路內部的「熱點」，轉移到整個設備中相對較冷的區域。此研究展示了TED主動消除電路元件上的瞬態溫度變化。

資料來源:TechXplore

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