Aiseā e vevela ai chips fa'aonaponei

A'o fesuia'i transistors nanoscale i le saoasaoa gigahertz, e feosofi solo eletise i totonu o matagaluega ma fa'aitiitia le malosi e pei o le vevela—o le vevela lava lea e te lagona pe a vevela tele se komepiuta feavea'i po'o se telefoni. O le fa'aputuina o transistors i luga o se chip e itiiti ai le avanoa e aveese ai le vevela. Nai lo le salalau tutusa i totonu o le silicon, e fa'aputuina le vevela i totonu o ni hotspots e mafai ona sili atu le vevela i le sefulu tikeri nai lo vaega o lo'o siomia ai. Ina ia 'alofia le fa'aleagaina ma le leiloa o le fa'atinoga, e fa'atapula'aina e polokalama ia CPUs ma GPUs pe a fa'ateleina le vevela.

O le lautele o le luʻitau o le vevela

O le mea na amata o se tauvaga e fa'aitiiti ai ua avea nei ma se taua ma le vevela i luga o mea fa'aeletoronika uma. I le fa'akomepiuta, o le fa'atinoga o le fa'atinoga e fa'aauau pea ona fa'ateleina le maualuga o le eletise (e mafai e 'au'aunaga ta'itasi ona fa'aogaina le tele o kilowatts). I feso'ota'iga, o matagaluega fa'atekinolosi ma analog e mana'omia le malosi maualuga o le transistor mo fa'ailoilo malolosi ma fa'amatalaga vave. I le eletise eletise, o le lelei o le fa'atinoga ua fa'ateleina ona fa'atapula'aina e tapula'a o le vevela.

O se isi fuafuaga: fa'asalalau le vevela i totonu o le chip

Nai lo le tuʻu o le vevela e faʻaputu faʻatasi, o se manatu lelei tele o lefa'avaivaiai totonu o le chip lava ia—e pei o le sasaaina o se ipu vai pupuna i totonu o se vaitaele. Afai e salalau le vevela i le mea tonu lava e gaosia ai, e tumau pea le malulu o masini vevela ma e sili atu ona lelei le galue o masini malulu masani (heat sinks, ili, liquid loops). E manaʻomia ai semea e maualuga le fa'avevela, e taofia ai le eletiseua na'o nanometa ua tu'ufa'atasia mai transistors o lo'o galue e aunoa ma le fa'aleagaina o latou uiga maaleale. O se sui tauva e le'i mafaufauina e fetaui ma lenei pili:taimane.

Aiseā e fai ai taimane?

O le taimane o se tasi o mea e sili ona lelei e faʻaaogaina ai le vevela—e tele taimi e maualuga atu ai nai lo le kopa—ae o se mea e taofia ai le eletise. O le faafitauli o le tuufaatasia: o auala masani o le tuputupu aʻe e manaʻomia ai le vevela e tusa ma le 900–1000 °C pe sili atu, lea e ono faaleagaina ai le eletise faʻapitoa. O atinaʻe lata mai nei ua faʻaalia ai o le manifinifitaimane polycrystallinee mafai ona totoina ni ata tifaga (e na'o ni nai micrometers le mafiafia) ivevela maualalo teletalafeagai mo masini ua maeʻa.

O masini fa'amālūlū o aso nei ma o latou tapula'a

O le fa'amālūlūina masani e taula'i i mea e sili atu ona lelei mo le fa'amālūlūina o le vevela, ili, ma mea e feso'ota'i ai. E su'esu'e fo'i e le au su'esu'e le fa'amālūlūina o le vai microfluidic, mea e suia ai le vaega, ma e o'o lava i le fa'atofuina o servers i vai e fa'avevela ma fa'amālūlūina ai le eletise. O la'asaga taua ia, ae e mafai ona tetele, taugata, pe le fetaui lelei ma mea fou.Fa'aputuga 3Do fausaga o chips, lea e amio ai le tele o vaega silicon e pei o se "fale maualuluga." I ia faaputuga, e tatau i vaega taitasi ona faʻasaʻoloto le vevela; a leai o le a maileia i totonu ni nofoaga vevela.

Auala e toto ai taimane e faigofie ona fa'aogaina masini

O le taimane tioata e tasi e matuā ese lava lona fa'avevela (≈2200–2400 W m⁻¹ K⁻¹, e tusa ma le ono taimi nai lo le kopa). O ata polycrystalline e faigofie ona fai e mafai ona o'o atu i nei tau pe a lava le mafiafia—ma e sili atu lava nai lo le kopa e tusa lava pe manifinifi. O le fa'aputuga masani o le ausa vaila'au e fa'afetaui ai le methane ma le hydrogen i le vevela maualuga, ma fausia ai ni nanocolumns taimane fa'atulagaina e mulimuli ane tu'ufa'atasia i totonu o se ata; i le taimi lea ua mafiafia le vaega, ua mamafa, ma faigofie ona māvaevae.
O le tuputupu aʻe i le vevela maualalo e manaʻomia ai se fua eseese. O le faʻaitiitia o le vevela e maua ai le lefulefu e tafe ai le eletise nai lo le faʻamamago o le taimane.okesenee fa'aauau pea ona vaneina le kaponi e le o taimane, e mafai aitaimane polycrystalline tele-saito i le ~400 °C, o se vevela e fetaui ma matagaluega tu'ufa'atasi fa'aonaponei. E taua tele fo'i, e le gata ina mafai e le faiga ona ufiufiina luga fa'alava ae fa'apea fo'ipuipui i autafa, lea e tāua mo masini e fai i le 3D.

Tete'e i le tuaoi o le vevela (TBR): le fa'alavelave fa'afuase'i o le phonon

O le vevela i mea malo e feaveaʻi efononi(gatete o le lattice ua fa'atulagaina). I feso'ota'iga o meafaitino, e mafai e phonons ona atagia ma fa'aputu, ma faia aitete'e atu i le tuaoi o le vevela (TBR)lea e faʻalavelaveina ai le tafe o le vevela. O le inisinia o fesoʻotaʻiga e taumafai e faʻaitiitia le TBR, ae o filifiliga e faʻatapulaʻaina e le fetaui o semiconductor. I nisi fesoʻotaʻiga, o le fefiloi e mafai ona fausia ai se manifinifisilicon carbide (SiC)vaega e sili atu ona fetaui ma le phonon spectra i itu uma e lua, e fai ma "alalaupapa" ma faʻaitiitia ai le TBR—ma faʻaleleia atili ai le fesiitaiga o le vevela mai masini i le taimane.

O se nofoaga fa'ata'ita'i: GaN HEMTs (transistor leitio-taimi)

O transistors e maualuga le eletise e gaoioi (HEMTs) e faʻavae i luga o le gallium nitride control current i totonu o se kesi eletise 2D ma e taua tele mo le faʻagaioiga maualuga-tele, maualuga-malosiaga (e aofia ai le X-band ≈8–12 GHz ma le W-band ≈75–110 GHz). Talu ai ona o le vevela e gaosia e latalata i le fogāeleele, o se suʻesuʻega sili lea ona lelei mo soʻo se vaega e salalau ai le vevela i totonu. A afifi e taimane manifinifi le masini—e aofia ai puipui i autafa—ua matauina le pa'ū o le vevela o le auala i le~70 °C, faatasi ai ma ni faaleleiga tetele i le headroom o le mafanafana i le malosi maualuga.

Taimane i le CMOS ma le 3D stacks

I le komepiuta fa'aonaponei,Fa'aputuga 3Dfa'ateleina le mafiafia ma le fa'atinoga o le tu'ufa'atasia ae fa'atupuina ai ni fa'alavelave fa'avevela i totonu lea e le aoga tele ai masini fa'amālūlū masani, fafo. O le tu'ufa'atasia o taimane ma le silicon e mafai ona toe maua ai se aogaSiC interlayer, ma maua ai se feso'ota'iga fa'avevela maualuga le tulaga lelei.
O se tasi o fausaga ua fautuaina o sefa'avaa fa'avevela: pepa taimane manifinifi e pei o le nanometer ua fa'apipi'iina i luga a'e o transistors i totonu o le dielectric, ua feso'ota'i eala vevela fa'atulagaina ("pou fa'avevela")e faia i le kopa po'o se taimane fa'aopoopo. O nei poutū e fa'asalalauina le vevela mai le tasi vaega i le isi vaega se'ia o'o atu i se pusaaisa i fafo. O fa'ata'ita'iga ma galuega fa'atino moni e fa'aalia ai e mafai e ia fausaga ona fa'aitiitia le vevela maualuga e ala i lese'ia o'o i se tulaga maualugai totonu o fa'aputuga fa'amaoniga-o-manatu.

O le mea e faigata pea

O luʻitau autū e aofia ai le faia o le pito i luga o le taimanemafolafola fa'a-atomikamo le feso'ota'iga lelei ma feso'ota'iga ma dielectrics o lo'o i luga, ma fa'agasologa o le fa'aleleia ina ia faatumauina e ata manifinifi le lelei o le fa'avevela e aunoa ma le fa'amamafaina o le matagaluega o lo'o i lalo.

Va'aiga

Afai e faʻaauau pea ona alualu i luma nei auala,fa'asalalauina o le vevela o le taimane i totonu o le chipe mafai ona fa'aitiitia ai tapula'a fa'avevela i le CMOS, RF, ma le eletise eletise—e mafai ai ona fa'aleleia atili le fa'atinoga, fa'atuatuaina sili atu, ma fa'ateleina le tu'ufa'atasia o le 3D e aunoa ma fa'asalaga masani o le vevela.