Những con chip này được kỳ vọng sẽ mang lại những lợi ích chưa từng có như hiệu năng cực cao và khả năng tản nhiệt siêu nhanh .
Nhiệt độ được xem là “kẻ thù số 1” của mọi loại thiết bị. Từ bóng đèn, xe cộ cho đến lò phản ứng hạt nhân… đều cần được làm mát để hoạt động bền vững và chống cháy nổ. nổ tung.
Tản nhiệt được xem là bài toán khó đối với các nhà sản xuất chip hiện nay. (Ảnh: Ag5).
Điều tương tự cũng xảy ra với chip bán dẫn . Theo chuyên gia Rahul Manepalli của Intel, một miếng chip có kích thước gần 26 cm2 có thể tỏa ra nhiệt lượng lên tới 1.000 W, tương đương với sức nóng của máy sấy tóc. Vì vậy, nếu muốn chip đạt hiệu năng cao hơn mà không bị hư hỏng thì khả năng tản nhiệt phải được ưu tiên hàng đầu.
Để giải quyết vấn đề trên, các nhà sản xuất chip tại Thung lũng Silicon đang tìm kiếm một số vật liệu có khả năng tản nhiệt tốt, thay thế silicon trong vi mạch. Trong số đó, kim cương tổng hợp và thủy tinh siêu tinh khiết được coi là có tiềm năng nhất.
Kim cương tản nhiệt, thủy tinh tăng độ bền
Phương án khả thi nhất là phát triển một con chip thông thường, loại bỏ phần đế silicon không chứa mạch điện và gắn phần còn lại vào tinh thể kim cương.
Nắm bắt xu hướng đó, công ty Diamond Foundry của Mỹ mới đây đã sản xuất thành công tấm kim cương nhân tạo có đường kính 10,16 cm, dày chưa đến 3 mm và có thể gắn vào chip silicon.
Tấm wafer kim cương nhân tạo có khả năng giúp chip tản nhiệt nhanh chóng. (Ảnh: Diamond Foundry).
“Chip bán dẫn từ kim cương có thể hoạt động với tốc độ gấp đôi xung nhịp của nhà sản xuất. Các kỹ sư của chúng tôi thậm chí còn tăng gấp ba tốc độ xung nhịp của một trong những dòng chip mạnh nhất do Nvidia sản xuất” , Martin Roscheisen, CEO của Diamond Foundry cho biết.
Ông Roscheisen cho biết công ty đang thảo luận với các nhà sản xuất chip hàng đầu thế giới, cùng với nhiều tập đoàn quốc phòng và hãng xe điện để giúp sản phẩm của họ hoạt động nhanh hơn và có kích thước nhỏ hơn.
Tin tốt là giá kim cương nhân tạo ngày càng rẻ hơn. Mỗi tấm wafer hiện có giá tương đương với một tấm wafer silicon cacbua, một loại vật liệu thường được sử dụng trong ô tô điện.
Ngoài wafer kim cương đơn tinh thể của Diamond Foundry, một lựa chọn khác là kim cương đa tinh thể, dễ tổng hợp hơn. Coherent, một công ty có trụ sở chính tại bang Pennsylvania của Mỹ, chuyên sản xuất loại vật liệu này cho các ứng dụng laser.
Chất nền thủy tinh siêu tinh khiết giúp tăng độ bền cho các con chip được Intel sử dụng. (Ảnh: Intel).
Trong khi đó, Intel đang theo đuổi phương án lắp chip lên tấm kính siêu tinh khiết . Thủy tinh không giúp tản nhiệt nhưng nó đảm bảo chip bán dẫn không bị hỏng khi kích thước của nó tăng lên và mức tiêu thụ năng lượng của nó tăng lên.
Chất nền thủy tinh còn mang lại mật độ kết nối cao, cho phép các thành phần chip giao tiếp nhanh hơn mà không làm tăng mức tiêu thụ điện năng.
Các kỹ sư của Intel đã chứng minh tính hiệu quả của công nghệ này trong điều kiện phòng thí nghiệm. Công ty có kế hoạch ra mắt con chip đầu tiên sử dụng đế thủy tinh siêu tinh khiết sau năm 2025.
Loại bỏ hoàn toàn silicone
Dự đoán tương lai của ngành công nghiệp chip, các chuyên gia tin rằng một ngày nào đó chúng ta có thể loại bỏ hoàn toàn silicon trong vi mạch.
Ngoài kim cương và thủy tinh, một ứng cử viên tiềm năng khác là boron arsenide . Đây được mệnh danh là vật liệu tốt thứ ba trên thế giới về khả năng tản nhiệt.
Những con chip trong tương lai sẽ loại bỏ hoàn toàn silicon trong vi mạch. (Ảnh: Cseh Ioan/Alamy).
Hơn nữa, trong khi kim cương là chất cách điện thì boron arsenide là chất bán dẫn , giống như silicon. Vì vậy, chất này có thể được sử dụng để tạo ra các vi mạch.
Đặc biệt, các tinh thể boron arsenide rất hiệu quả trong việc di chuyển xung quanh các giả hạt tích điện dương được gọi là “lỗ”. Điều này sẽ tạo ra các loại logic tính toán không được sử dụng rộng rãi ngày nay.
Chip làm từ boron arsenide được kỳ vọng sẽ mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành công nghiệp chip với những lợi ích chưa từng có như hiệu suất cực cao và khả năng tản nhiệt siêu nhanh.
- NASA đặt mục tiêu “chạm” vào Mặt trời vào năm 2024
- Phát hiện cặp ổ khóa vàng 1.500 năm tuổi được chạm khắc tinh xảo
- Bác sĩ chia sẻ 6 thay đổi trong chế độ ăn uống có thể giúp bạn sống lâu hơn tới 13 tuổi
