- Aliran panas diubah di dalam komponen chip dan bukannya dibuang setelah penumpukan
- Gerakan fonon dibatasi melalui pola permukaan skala nano
- Laser ultracepat memungkinkan pola skala nano dengan kecepatan yang relevan dengan industri
Saat ini, sebagian besar perangkat elektronik mengandalkan heat sink, kipas angin, atau pendingin cair karena komponen di dalam chip menghantarkan panas dengan cara yang tetap.
Sebuah metode baru yang dirancang oleh para peneliti Jepang memungkinkan para insinyur mengontrol seberapa cepat panas keluar dari suatu material, dibandingkan hanya mencoba menghilangkan panas setelah menumpuk.
Karya ini menjelaskan metode fabrikasi berbasis laser yang memodifikasi bagaimana panas berpindah melalui film silikon dan silika tipis dengan secara langsung membentuk permukaannya pada skala nano.
Mengubah perpindahan panas pada tingkat komponen chip
Pendekatan ini mengandalkan pulsa laser ultracepat, yang masing-masing berlangsung selama satu femtodetik, untuk mengikis material dan menciptakan alur paralel di seluruh permukaan film.
Alur-alur ini terbentuk dengan jarak dan kedalaman yang dikontrol dengan cermat yang mendekati jarak rata-rata yang ditempuh fonon sebelum berhamburan.
Karena fonon adalah pembawa panas utama dalam komponen-komponen ini, membatasi pergerakannya diperkirakan akan mengubah konduktivitas termal secara keseluruhan.
Fitur yang dihasilkan, yang dikenal sebagai struktur permukaan periodik yang diinduksi laser femtosecond, menunjukkan keseragaman yang tinggi pada area yang relatif luas.
Ketika dikombinasikan dengan etsa kering konvensional untuk menyesuaikan ketebalan film, permukaan berpola menunjukkan penurunan konduktivitas termal yang nyata.
Pengukuran termoreflektansi mengukur perubahan ini, menawarkan konfirmasi eksperimental daripada perilaku yang disimpulkan.
Simulasi numerik juga menunjukkan bahwa reduksi terutama disebabkan oleh terbatasnya jarak tempuh fonon daripada perubahan komposisi kimia atau sifat material massal.
Klaim utama dari penelitian ini berkaitan dengan kecepatan fabrikasi. Proses fs-LIPSS dilaporkan beroperasi pada throughput lebih dari 1000x lebih cepat dibandingkan litografi berkas elektron berkas tunggal namun tetap mencapai resolusi skala nano.
Perbedaan ini sangat besar, terutama untuk aplikasi yang memerlukan area berpola besar, seperti integrasi lapisan termal ke dalamnya pusat data-prosesor kelas.
Prosesnya tanpa masker dan bebas hambatan, sehingga mengurangi kerumitan prosedural dan selaras dengan batasan manufaktur CMOS standar.
Teknik ini juga digambarkan mampu melakukan implementasi skala wafer tanpa memperkenalkan komponen tambahan atau langkah litograf.
Karena metode ini menghindari hambatan dan masker, metode ini tetap kompatibel dengan alur kerja semikonduktor yang sudah ada.
Para peneliti menggambarkan prosesnya sebagai proses yang terukur, siap semikonduktor, dan cocok untuk diintegrasikan dengan jalur fabrikasi yang ada.
Struktur nano digambarkan kuat secara mekanis, dengan laporan menunjukkan tingkat kekuatan hingga 1000x lebih tinggi dibandingkan yang dihasilkan menggunakan beberapa pendekatan pola konvensional.
Namun, uraian yang tersedia memberikan rincian terbatas mengenai pembandingan mekanis langsung atau metode pengujian komparatif.
Teknik ini tampak menjanjikan, dan relevan untuk komputasi kinerja tinggi, perangkat kuantum, dan tantangan manajemen termal yang terkait dengan kepadatan GPU cluster yang memberdayakan modern alat AI.
Namun penerapan yang lebih luas akan bergantung pada reproduktifitas, stabilitas jangka panjang, dan biaya dalam kondisi industri, terutama pada skala penerapan pusat data.
Melalui Institut Sains Tokyo
Ikuti TechRadar di Google Berita Dan tambahkan kami sebagai sumber pilihan untuk mendapatkan berita, ulasan, dan opini pakar kami di feed Anda. Pastikan untuk mengklik tombol Ikuti!
Dan tentu saja Anda juga bisa Ikuti TechRadar di TikTok untuk berita, review, unboxing dalam bentuk video, dan dapatkan update rutin dari kami Ada apa juga.
