Höhere Wärmeleitfähigkeit als Diamant: Bessere Kühlung dank BAs?
Wissenschaftler sagen für Bor-Arsen-Verbindungen eine Wärmeleitfähigkeit von über 2000 W/m*K voraus, was über dem Niveau vieler Diamanten (1000-2500 W/m*K) läge.
In Zeiten stagnierender TDPs lange Zeit vergessen, ist Wärmeleitfähigkeit spätestens seit der Einführung von Haswell-D-CPUs und den Verlustleistung von AMDs FX 9000 Baureihe wieder zum Thema geworden. Denn auch die beste Heatpipe-Konstruktion kann keine gute Kühlleistung erbringen, wenn die entstehende Wärmemenge gar nicht erst vom DIE abgeleitet wird.
Steigende Abwärme und/oder schrumpfende Chipoberflächen erzwangen in der Vergangenheit bereits den Wechsel von Aluminium-Kühlerböden auf kupferne Heatspreader als primäre Kontaktfläche zum Chip.
Mittlerweile haben Computerchips die Leistungsdichten von Herdplatten hinter sich gelassen und innerhalb der Chips selbst kämpft man mit Metalleinsatz und umverteilten Funktionseinheiten gegen Hotspots.
Experimente mit neuen Kühlungsmaterialien wie Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen und Diamant versprechen zwar deutliche Verbesserungen - aber auch deutlich höhere Preise.
Forscher des U.S. Naval Research Laboratory schlagen nun eine vierte, womöglich wesentlich billigere Alternative vor: Simulationen zu Folge sollen kubische Borarsenid-Kristalle eine Wärmeleitfähigkeit aufweisen, die bei Raumtemperatur auf dem Niveau hochwertiger Diamanten liegt. Bei höheren Temperaturen sollen sich sogar bessere Werte ergeben.
Ausgangspunkt für die Entdeckung war ein neues, umfassenderes Simulationsmodell für die Wärmeleitung in Nicht-Metallen. Diese kann in Nichtleitern nicht über bewegliche Elektronen, sondern nur über thermische Schwingungen erfolgen. Die Verbesserungen des neuen Modells betreffen vor allem die Berechnung der Streuung dieser Wellen - und führen so zu neuen Ergebnissen für Stoffe, die bislang auf der Suche nach guten Wärmeleitern unbeachtet blieben.
Sollten sich die theoretische Ergebnisse im Experiment bestätigen, könnte BAs somit nur ein Anfang gewesen sein, dem weitere Entdeckungen folgen.
Ich habe ein paar Folgen Telekolleg Chemie auf YouTube angeguckt, da ist es super erklärt (für Dumme und Kinder *hust*) - ich habe auch einen Schmöker aber da kommt man nicht weit ist sehr viel Info pro Session
Für alle die sich Gedanken um die Gesundheit und Umweltverträglichkeit machen:
As ist in der Halbleitertechnik ein wichtiger und afaik ziemlich verbreiteter Stoff zum Dotieren. Wenn dieses Wärmeleitmittel nur kleinräumig genutzt wird und keine besonders kritischen Eigenschaften hat, dann sollte es eigentlich nicht viel schlimmer sein als etwas größere Chips, die auch mehr As enthalten.
Vielleicht entstehen so auch ganz neue Möglichkeiten das Wärmeleitmittel durch die Dotierung direkt einzubauen.
Für die Menschen würde ich also tendenziell eher keine Gefahr vermuten (gibt aber gerne mal irgendwas, was man nicht bedacht hat), anders siehts dann bei der Umwelt aus, aber durch geeignete Entsorgung kann man das Problem auch umgehen, Batterien sind da nicht viel besser.
(Falls sich jemand fragt, woher ich das weiß: quasi fertig mit meinem Chemieingeneur-Studium)
Ich habe ein paar Folgen Telekolleg Chemie auf YouTube angeguckt, da ist es super erklärt (für Dumme und Kinder *hust*) - ich habe auch einen Schmöker aber da kommt man nicht weit ist sehr viel Info pro Session
Wenn ich das Bild im Artikel richtig interpretiere, dann wird es einfach nur eine Wärmeleitschicht im Transistor sein bzw im Die als Ganzes. Als Wärmeleitpaste kann ich es mir (noch) nicht vorstellen.
gruß Black
Arsen ist halb so schlimm, solange man höheren Dosen nicht längere Zeit ausgesetzt ist (hat zumindest unser Analytik Prof gesagt
Für die Menschen würde ich also tendenziell eher keine Gefahr vermuten (gibt aber gerne mal irgendwas, was man nicht bedacht hat), anders siehts dann bei der Umwelt aus, aber durch geeignete Entsorgung kann man das Problem auch umgehen, Batterien sind da nicht viel besser.
(Falls sich jemand fragt, woher ich das weiß: quasi fertig mit meinem Chemieingeneur-Studium)