科學(xué)家嘗試以熱電納米線為芯片降溫

　　當(dāng)摩爾定律(Moore's Law)被提出時(shí)，沒有人會(huì)想到晶片在速度達(dá)到了5GHz可能會(huì)開始熔化的問題，因此產(chǎn)業(yè)界并非不斷開發(fā)速度越來越快的晶片，而是開始打造多核心晶片──這充其量只是一種應(yīng)急的解決方案。

　　現(xiàn)在美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室(Sandia National Labs)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種室溫電鑄(electroforming)技術(shù)，能從源頭解決晶片發(fā)熱的問題;該種制程使用銻鹽(antimony salts)以及鉍-銻(Bi-Sb)合金來控制晶向(crystal orientation)與晶體大小，單一制程的均勻度可望讓未來的CMOS晶片繼續(xù)提升速度。

　　制程產(chǎn)生的奈米線直徑約70~75奈米，長度數(shù)微米;從一開始的奈米級(jí)多晶體結(jié)構(gòu)，演變?yōu)?~5微米尺寸的單晶體。主導(dǎo)技術(shù)開發(fā)的桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室材料專家Graham Yelton表示，他設(shè)想了幾個(gè)在制造過程中將其熱電奈米線嵌入晶片的方法：“其中一個(gè)是從背面?！?/p>

　　Yelton與桑迪亞實(shí)驗(yàn)室同事所開發(fā)的熱電奈米線還有很多其他用途，例如用來包裹汽車的排氣管──但是在他們心目中的最佳應(yīng)用之一是用以冷卻半導(dǎo)體晶片，而且美國能源部(Department of Energy)也為此提供了贊助金。

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　　raham Yelton與桑迪亞實(shí)驗(yàn)室研究同仁開發(fā)了一種單電鑄技術(shù)，能強(qiáng)化晶片的散熱

　　除了從晶片背面散熱──這是相對(duì)較簡單的方法，因?yàn)橥ǔ＞趁鏇]有電路──Yelton也設(shè)定目標(biāo)，希望能從晶片頂部的連結(jié)點(diǎn)汲取熱量，而那也是晶片大部分的發(fā)熱源：“低電阻與頂部的觸點(diǎn)，是我們的熱電奈米線要邁向商用化之前，下一個(gè)要克服的障礙?！?/p>

　　晶片頂部的螺紋熱電奈米線最厚的部分，會(huì)發(fā)展成絕佳的散熱觸點(diǎn)，而且不會(huì)干擾電氣功能;遺憾的是，桑迪亞實(shí)驗(yàn)室的這項(xiàng)研究所費(fèi)不貲，而且需要使用到大量超級(jí)電腦模擬，以及進(jìn)行反覆實(shí)驗(yàn)找出材料與裝配方法的最佳組合。

　　“我們需要資金來進(jìn)行這項(xiàng)工作，下一步是開發(fā)頂部觸點(diǎn);之后的里程碑則是在關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域裝配該陣列?！彪m然已經(jīng)取得一些進(jìn)展，但Yelton表示熱電材料開發(fā)仍在起步階段，而且會(huì)在其特性更進(jìn)一步被了解之后取得更大幅度的性能提升。還需要了解的包括將數(shù)以百萬計(jì)的奈米線均勻并排，統(tǒng)一晶體尺寸以提升效率，與更精確的晶向以提升能量流。